Виды воздушных вяжущих в-в, особенности св-в, применение

Воздушные вяжущие по химическому составу подразделяются на:
- гипсовые вяжущие, основой которых является сернокислый кальций (CaSO4);
- известковые вяжущие составы, включающие оксид кальция (CaO);
- магнезиальные вяжущие, содержащие каустический магнезит (MgO);
- жидкое стекло – силикат натрия или калия в виде водного раствора Na2SiO3 или K2SiO3.
Среди вяжущих воздушного твердения находится самое быстротвердеющее вяжущее – строительный гипс (испытания на прочность проводятся через 2 часа после затворения вяжущего водой) и самое медленно твердеющее – воздушная известь (из-за медленного твердения показатели прочности не нормируются, качество воздушной извести определяется сортом – содержанием активных оксидов кальция и магния (способных гаситься))
При твердении на воздухе известковые растворы и бетоны, особенно изготовленные из гашёной извести, дают значительную усадку.
Применяются для приготовления кладочных и штукатурных растворов, бетонов низких марок, работающих в сухих условиях, силикатного кирпича, ячеистобетонных изделий автоклавного твердения, известковых красок, смешанных гидравлических вяжущих.

Твердение портландцемента (физические и химические процессы)

При твердении портландцемента происходит ряд весьма сложных химических и физических явлений.
Каждый из минералов клинкера при затворении водой реагирует с ней и дает различные новообразования.
Процесс твердения портландцемента в основном определяется гидратацией силикатов, алюминатов и алюмоферритов кальция.
Трехкальциевый силикат подвергается гидролизу и гидратации с конечным образованием двух новых соединений — гидросиликата кальция и гидроокиси кальция по реакции:
ЗСаО • SiO2 + (п + 1) H2O = 2СаО • SiO2 • nН2O + Ca(OH)2.
Двухкальциевый силикат и трехкальциепый алюминат только гидратируются, образуя соответственно гидросиликаты и гидроалюминаты кальция:
2СаО • SiO2 + «Н20 = 2СаО • SiO2 • пН2O. ЗСаО • Al2O3 + 6Н20 = ЗСаО Al2O3 • 6Н20.
Четырехкальциевый алюмоферрит при действии на него воды подвергается гидролизу с образованием в условиях среды, насыщенной известью,
трехкальциевых гидроалюминатов и гидроферритов по реакции:
4СаО • Al2O3 • Fe2O3 +mН2O = ЗСаО • Al2O3 • 6Н20 + CaO-Fe2O3-MH2O.
Образующиеся новообразования отличаются от первоначальных меньшей растворимостью и, выпадая в осадок, выкристаллизовываются, что приводит к потере пластичности (схватыванию) и последующему твердению. Добавка гипса в самом начале процесса при растворении взаимодействует с трехкальциевым алюминатом, образуя гидросульфоалюминаты, которые, обволакивая цементные зерна, замедляют процесс растворения и гидратации. Однако в последующем эти оболочки разрушаются (чем меньше гипса, тем замедление короче по времени) и процесс твердения ускоряется. Но сами выкристаллизовывающиеся новообразования начинают препятствовать гидратации, поэтому значительная часть зерен цемента может гидратироваться при наличии водной среды весьма продолжительный срок, измеряемый даже годами.
Цемент твердеет тем быстрее, чем больше в нем алита (алитовые цементы) и трехкальциевого алюмината. С течением времени процесс твердения резко замедляется. Цементы, содержащие много белита (белитовые цементы), в раннем возрасте твердеют медленно; нарастание прочности продолжается длительно и равномерно. Процессы твердения и особенно схватывания сопровождаются выделением теплоты, которая тем интенсивнее, чем быстрее протекает процесс схватывания. Поэтому в массивных конструкциях, как правило, применяют белитовые цементы. Использование в таких конструкциях алитовых цементов может привести к интенсивности тепловыделению, разогреву до высокой температуры (70... 80 °С), появлению трещин и даже потере воды, что в итоге приведет к утрате цементным камнем своих качеств. В то же время применение алитовых цементов позволяет быстрее получить минимальную прочность, а интенсивное тепловыделение обеспечивает в некоторых случаях необходимую для твердения температуру в зимних условиях.
При твердении цемента на воздухе происходит небольшая усадка, а в воде - набухание.

Основные св-ва минеральных вяяжущих

В определении вяжущих веществ можно выделить три ключевых момента:
1) Неорганические вяжущие являются продуктом обжига соответствующего природного минерального сырья (т.е. относятся к группе обжиговых строительных материалов) и последующего тонкого измельчения (помола).
2) В вязкопластическое состояние минеральные вяжущие вещества переходят при затворении водой (смешивании с водой). Именно количество воды в смеси (водо-вяжущее отношение) определяет реологические свойства теста, растворной или бетонной смеси. К ним относятся: подвижность (способность растекаться), жесткость, напряжение сдвига (характеризует структурную прочность), вязкость и т.д.
3) Схватывание (переход из пластического состояния в камнеподобное) и твердение (рост прочности) минеральных вяжущих веществ связаны с химическими и физико-химическими процессами взаимодействия минералов вяжущего вещества с водой.
4) Минеральные вяжущие способны «склеивать» зерна наполнителей и заполнителей.
Твередение - процесс постепенного перехода смеси минерального вяжущего с водой в камневидное состояние с частичной или полной кристаллизацией, начинающейся после схватывания.
Схватыванием называется процесс, при котором относительно подвижная смесь цемента с водой постепенно густеет и приобретает начальную прочность.

Портландцемент (минералогический состав клинкера, взаимосвязь со св-вами)

Портландцемент - гидравлическое вяжущее вещество, в составе которого преобладают силикаты кальция (70–80 %).
Портландцемент –гидравлическое вяжущее в-во получаемое тонким измельчением до спекания(Т больше 1450С) сырьевой смеси, известняка и глины, взятых в соотношении 3:1:2
Получение в Англии Джозефом Аслдин(получ.потент) параллельно работа в России Егором Геливым.
Небольшая добавка гипса регулирует сроки схватывания портландцемента.
Минеральный состав:
- трехкальциевый силикат(алит) –ЗСаО • Si02 (C3S) основной минерал ПЦ клинкера. Содержание в клинкере- 45...65% (т.е. наибольшее). Алит быстро твердеет и набирает высокую прочность.
- двухкальциевый силикат; (белит) –2CaO • SiO2 (C2S) второй по важности и содержанию силикатный минерал клинкера (20...30%). Он медленно набирает прочность, но при длительном твердении в благоприятных условиях его прочность весьма высока
- трехкальциевый алюминат – ЗСаО •А1203 (СзА) содержится 4... 12%. Самый активный из клинкерных минералов. Однако продукт его гидратации имеет повышенную пористость, низкую прочность и долговечность. Быстрое взаимодействие с водой вызывает преждевременное схватывание цементного теста.
- четырехкальциевый алюмоферрит – 4 СаО • А1203 • Fe203 (C4AF) содержится 10...20%. По скорости твердения занимает промежуточное положение между алитом и белитом, но не обладает высокой прочностью.