Строительные материалы
Естественные строительные материалы
жүктеу/скачать 1.05 Mb.
|
Естественные строительные материалыКаменные материалы Природными каменными материалами называют материалы, получаемые из различных горных пород. Под горными породами понимают природные агрегаты минералов, образующие самостоятельные геологические тела, слагающие земную кору. По своему происхождению горные породы подразделяются на три группы: 1) изверженные (первичные); 2) осадочные (вторичные); 3) метаморфические (видоизмененные).
Основные породообразующие минералы. Физико-механические свойства горных пород во многом зависят от их минералогического состава. В состав изверженных горных пород входит сравнительно небольшое количество минералов — это кварц, полевые шпаты, слюды, железисто-магнезиальные минералы.
К группе магнезиальных минералов относятся пироксены. Пироксены имеют твердость в пределах 5...5,6, плотность 310Q...3600 кг/м и высокую ударную вязкость. Основными породообразующими минералами осадочных пород являются кальцит, магнезит, доломит, гипс, ангидрид и др.
Изделия из горных пород в зависимости от способа получения и материала обработки классифицируют на следующие группы: 1) дробленые, получаемые дроблением горной породы (щебень и искусственный песок); 2) рваные, получаемые методом взрыва массива горной породы (бутовый камень и др.); 3) пиленые, получаемые в карьерах из массивов камнерезными машинами (блоки или крупные камни — заготовки); 4) молотые, получаемые в результате помола горной породы. Из каменных пород, применяемых в строительстве, наиболее распространены: бутовый камень — для возведения бутовых фундаментов; щебень, гравий, песок — для приготовления бетона, устройства дорожных оснований и других целей; каменные блоки — для кладки и облицовки стен. Некоторые горные породы широко используют как сырье для производства цемента, извести, гипсовых и других вяжущих. Различного рода глины применяют в производстве керамических материалов.
Горные породы, используемые в народном хозяйстве, называют полезными ископаемыми. Неиспользуемые слои и прослойки между полезными ископаемыми принято называть пустой породой. Горные породы, применяемые в виде природных строительных материалов и в качестве сырья для производства других материалов, относят к нерудным (неметаллическим) полезным ископаемым. Работы, связанные с их добычей, называются горными. Выработанные пространства, образующиеся в процессе добычи нерудных полезных ископаемых (камня, гравия и песка), получили название выработок, а разрабатываемые месторождения — карьеров. Месторождения камня, гравия и песка для организации карьеров должны удовлетворять определенным условиям. Разведанные запасы должны размещаться за пределами зоны санитарной охраны шириной 500 м и по отношению к любым населенным пунктам или жилым домам, за пределами зеленых охранных зон, заповедников и по возможности на площадях, непригодных или малоценных для сельского хозяйства. Разработка месторождений нерудных материалов включает: вскрышные и буровзрывные работы, добычу и обогащение, транспортно-складские и погрузочно-разгрузочные работы. Добычу нерудных материалов осуществляют, главным образом, открытым способом. Разработку их в карьере ведут экскаваторами, гидромеханическим способом, распиловкой массива камнерезными машинами, взрывным способом и т.д. Способы разработки месторождений обусловливаются характером залегания полезных ископаемых. Вскрытие месторождений. Пласты нерудных полезных ископаемых покрыты сверху слоями породы, называемыми вскрышей. Разработка верхних слоев пустой породы называется вскрытием, а работы по их ликвидации — вскрышными. Для выполнения вскрышных работ применяют экскаваторы, бульдозеры, скреперы и средства гидромеханизации. Разработка гравийно-песчаного карьера. Гравии-моечные и сортировочные операции. В практике строительных карьеров наиболее распространены две технологические схемы разработки месторождений — это экскаваторный и гидромеханизированный способы добычи песчано-гравийных масс,. При экскаваторном способе разработки месторождений естественных рыхлых и предварительно разрыхленных пород основной схемой на добычных работах является следующая: экскаватор — автосамосвал — потребитель. В отдельных случаях используется железнодорожный транспорт. На долю автотранспорта приходится до 96 % всех карьерных работ. В надводных и обводненных гравийно-песчаных месторождениях применяется гидромеханический способ добычи, включающий несколько схем разработки: 1. Схема безнапорного размыва породы применяется в том случае, если имеются возвышенные места с источниками воды и перепад в отметках между подошвой забоя и местом укладки грунта, достаточный для стока пульпы. 2. Схема гидромониторной разработки пород с самотечным или 1 напорным транспортированием пульпы для рыхлых горных пород 1 при мощности слоев не менее 2,5...3,0 м осуществляется при разработке несвязных и малосвязных грунтов путем непосредственного размыва грунта в массиве. Гидромониторную разработку грунтов (плотно слежавшиеся песчаные и песчано-гравийные грунты) производят с предварительным рыхлением. 3. Схема комбинированной разработки пород осуществляется экскаваторами с погрузкой в автосамосвалы или на ленточные конвейеры и подачей грунта в приемно-смесительный бункер для образования пульпы с последующим гидротранспортом ее по пульпопроводам при помощи передвижных землесосных установок. Выбор технологической схемы разработки зависит от характера залегания месторождений, их мощности, близости потребителя, требований к исходным сырьевым материалам производств-потребителей. Керамические материалы Общие сведения Керамическими называются искусственные каменные материалы и изделия, получаемые из глин и их смесей с минеральными добавками путем их формования, сушки, обжига. Сырьем для керамических материалов служат различные глины. Глины — это осадочные горные породы, состоящие в основном из глин образующих минералов и примесей, из одного (мономинеральные глины) или нескольких минералов (полиминеральные глины). Глин образующие минералы являются водными алюмосиликатами. В зависимости от преобладающего содержания глинистых минералов глины называют каолинитовыми, монтмориллонитовыми, гидрослюдистыми (иллитовыми) и т.п. Глины белого цвета, состоящие преимущественно из каолинита, называют каолинами. Кроме глин образующих минералов присутствуют примеси: кварцевый песок, карбонатные, железистые, органические, растворимые соли. По зерновому составу глины характеризуются значительным содержанием глинистого вещества (частиц мельче 0,005 мм) и делятся на высокодисперсные, дисперсные и грубодисперсные. В керамической промышленности по применению различают глины клинкерные, кирпичные, черепичные и т.д. Свойства глин определяются соотношением, видом и дисперсностью глинистых минералов и примесей. Наиболее важными свойствами глин являются пластичность, воздушная усадка (дообжиговые свойства), огнеупорность, спекание и огневая усадка (обжиговые свойства).
Наибольшей пластичностью обладают монтмориллонитовые глины. Повышение дисперсности глин увеличивает их пластичность, а запесоченность, наоборот, снижает ее. Пластичность глин может быть повышена добавлениями пластичных добавок или отмачиванием песчаных частиц. Снижают пластичность введением непластичных добавок. Воздушная усадка — уменьшение объема образца при его сушке. При затворении глин водой происходит набухание, т.е. увеличение объема. Удаление из глин воды сопровождается воздушной усадкой в результате действия капиллярных сил. Величина относительной воздушной усадки может быть 2...10 % и более. Наибольшей усадкой обладают монтмориллонитовые глины, наименьшей — каолинитовые. Огнеупорность — способность глин, не расплавляясь, выдерживать действие высоких температур. По огнеупорности глины делят на три класса: огнеупорные — с огнеупорностью выше 1580 °С, тугоплавкие — 1580...1350, легкоплавкие — ниже 1350 °С. ! Способность глин при обжиге уплотняться с образованием ' камнепрдобного материала называется спекаемостью. В процессе спекания масса уплотняется, вследствие чего происходит огневая усадка, которая у глин колеблется от 2 до 8 %. Для регулирования свойств глиняной массы вводят отощающие добавки, которые уменьшают огневую и воздушную усадку. В качестве отощающих добавок применяют кварцевый песок (для стеновых изделий размером 0,2...2 мм), молотый шлак, отходы керамзитового и аглопоритового производства, золу до 10...25 %. Более качественными отощающими добавками являются молотая дегидратированная глина (прошедшая термообработку при 700...750 °С), шамот (измельченная, специально обожженная глина при температуре, равной температуре обжига изделия), измельченный бой обожженных изделий. Их вводят в количестве до 40 %. Порообразующие, или выгорающие, добавки применяют для уменьшения средней плотности стеновой керамики и сокращения расхода полноценного топлива; на этапе сушки они выполняют роль отощающих добавок. В качестве выгорающих добавок применяют древесные опилки (8...25 %), молотый антрацит, кокс, бурые угли, тощие каменные угли (2...2,5 %), золы ТЭЦ до 15 % и др. Плавни-добавки в смеси с глинистым, веществом дают легкоплавкие соединения и снижают температуру обжига изделий. В качестве плавней используют измельченные полевые шпаты, нефелиновые сиениты, пегматиты, перлиты, молотое легкоплавкое стекло, шлаки, фосфаты натрия и кальция и др. Пластифицирующие добавки увеличивают пластичность и связанность глин. К таким добавкам относят высоко пластичные глины, бентониты, поверхностно-активные вещества — отходы целлюлозной промышленности, синтетических жирных кислот и др. Керамические материалы и изделия объединяют в группы по назначению и свойствам, по основному используемому сырью или его фазовому составу. По назначению строительные керамические материалы и изделия классифицируются на стеновые материалы, пустотелые изделия для перекрытий, облицовочные материалы для наружной и внутренней отделки зданий, кровельные материалы, трубы, огнеупорные материалы, заполнители для легких бетонов, санитарно-технические изделия, специальные изделия. Производство керамических материалов Технология производства керамических изделий состоит из следующих операций: добычи исходных сырьевых материалов, подготовки глиняных масс к формованию, формования изделий (сырца), их сушки и обжига. Добывают глину в карьерах при разработке экскаваторами открытым способом. Вид доставки глины на керамические предприятия зависит от расстояния от карьера до завода. Доставку осуществляют автосамосвалами и железнодорожным транспортом; при небольшой удаленности карьера глину транспортируют вагонетками и ленточными конвейерами. Подготовка к формованию глин включает операции по разрушению природной структуры глины, по измельчению или удалению крупных частиц, например гравия или щебня, по смешиванию глины с водой и отощающими добавками, снижающими линейные и объемные деформации отформованных изделий в процессе их сушки и обжига. В качестве таких добавок используют кварцевый песок, молотые доменные шлаки, золу, древесные опилки. Формование керамических изделий осуществляют полусухим или пластическим способом. При полусухом способе формования глина вначале дробится в дробильных вальцах и подсушивается в сушильных барабанах до влажности 5...8 %. Высушенная глина измельчается в дезинтеграторах и подается в смеситель (глиносмеситель), где она увлажняется до 10... 12 %. Однородная глиняная масса поступает в специальные прессы, где из нее формуют изделия с удельным усилием прессования 10...15 МПа. При пластическом способе формования (мокром) глина также вначале дробится, а затем подается в глиносмеситель, в котором перемешивается с отощающими добавками и водой. Увлажнение глины происходит до 20...25 %.
Обжиг изделий — наиболее ответственный и завершающий этап в производстве керамических изделий. Весь процесс обжига условно можно разделить на три периода: 1) досушка и нагрев до конечной температуры обжига; 2) выдержка при этой температуре; 3) охлаждение. В начале нагревания при температуре 100... 120 °С удаляется физически связанная вода, а в температурном интервале 450...650 С — химически связанная вода. При дальнейшем повышении температуры обжига часть материала в изделиях расплывается, в результате чего происходит спекание массы и образуется ке-рамический черепок при 800... 1000 °С у легкоплавких глин и при 1150...1200 °С у тугоплавких. После обжига изделия охлаждают. Процесс охлаждения весьма ответствен; нельзя допускать резкой смены температуры, влекущей за собой образование трещин. В начальной стадии температуру снижают медленно и лишь после достижения 650 °С процесс охлаждения можно ускорить. После охлаждения изделий производится их сортировка, приемка ОТК и укладка в ящики или , на поддоны. Стеновые керамические материалы К стеновым керамическим материалам относятся: кирпич обыкновенный, кирпич утолщенный, кирпич модульных размеров, камни, стеновые блоки и панели. К этим материалам предъявляются требования в отношении прочности, средней плотности, теплопроводности, морозо- и водостойкости. Керамический кирпич. ГОСТ предусматривает выпуск обыкновенного кирпича размером 250x120x65 мм и модульного кирпича размером 250x120x88 мм. По пределу прочности при сжатии и изгибе, МПа, кирпич делят на восемь марок (табл. 3.1). В качестве сырья для изготовления кирпича применяют легкоплавкие глины, имеющие в своем составе до 75 % кремнезема, и суглинки с отощающими добавками или без них. Производство керамического кирпича осуществляется двумя способами — пластическим и полусухим. Кирпич должен быть нормально обожжен. Недожженный кирпич (алого цвета) имеет недостаточную прочность и долговечность, а пережженный (железняк) — повышенную массу, прочность и сравнительно высокую теплопроводность и часто искаженную форму. Кирпич керамический должен соответствовать требованиям ГОСТ по внешнему виду, прочности, плотности, морозостойкости и водопоглощению. Кирпич керамический применяется для кладки внутренних и наружных стен, столбов, сводов и других частей зданий, изготовления стеновых блоков и панелей, а также для кладки печей и дымовых труб лишь в тех зонах, где температура не превышает температуры обжига кирпича. Пустотелые камни. Их изготовляют так же, как и керамический кирпич, способом пластического формования. Пустотелые камни имеют следующие размеры; мм: длина.— 250 и 288; ширина— 120, 138, 200 и 250; толщина — 138, 120, 80. Средняя плотность этих камней, высушенных до постоянной массы, 1300...1400 кг/м . По пределу прочности при сжатии и изгибе стеновые камни делят на те же марки, что и кирпич. Применяют керамические стеновые камни для кладки стен и зданий различного назначения, перегородок и т.д. По сравнению с обыкновенным кирпичом толщина стен из пустотелых камней снижается до 25 %, а масса достигает 50 %. Крупные стеновые кирпичные блоки и панели. В настоящее время в целях индустриализации строительства на кирпичных заводах выпускают крупные стеновые блоки и панели размером на комнату. Их изготовляют одно- и двухслойными. Двухслойные стеновые блоки и панели выполняют из кирпича, утеплителя (фибролита, арболита, минераловатных плит и др.) и отделочных слоев из цементно-песчаного раствора. Однослойные наружные стеновые конструкции изготовляют из пустотелых керамических камней. Для обеспечения прочности панели и блоки армируют стальными каркасами по периметру оконных проемов и панели. Монтируют панели с помощью грузоподъемных механизмов. Облицовочные керамические материалы Облицовочные керамические материалы применяют для наружной и внуренней отделки зданий различного назначения. При наружной отделке отделывают фасады зданий. Керамические изделия для облицовки фасадов подразделяют на кирпич и камни лицевые, мелкие плитки, крупногабаритные плиты, ковровую керамику и фасонные детали для устройства карнизов, сливов, поясков, сандриков, тяг и т.д. Фасадные керамические изделия укладывают одновременно с кладкой стен. Кирпич и камни керамические лицевые. Они отличаются точностью геометрических размеров и однородностью цвета. Для изготовления этих изделий применяют высококачественные глины. При подготовке сырьевой смеси к глинам добавляют отощающие добавки, а иногда специальные красители. Лицевой кирпич и камни изготовляют сплошными и пустотелыми, лицевую поверхность выполняют гладкой или рельефной. Для придания необходимого цвета их лицевые поверхности иногда покрывают глазурью или ангобом. Технология производства лицевого кирпича и лицевых камней аналогична производству керамического кирпича пластическим или полусухим способом. Кирпич и камни керамические лицевые подразделяют на рядовые и профильные. Рядовые изделия применяют для облицовки гладких поверхностей стен, а профильные — для кладки карнизов, сандриков, тяг, поясков и др. Облицовочный кирпич имеет те же размеры, что и керамический, т.е. 250x120x65 мм, лицевые камни — 250x120x138 мм. Эти изделия выпускают марок 75, 100, 125, 150, 200, 250, 300, водопоглощением 6 %, морозостойкостью не менее 25. Остальные требования к физическим и механическим свойствам те же, что и для обыкновенного кирпича. Лицевые кирпичи и камни, укладываемые в стену здания вперевязку с обыкновенными, несут одинаковую с ними нагрузку. Плиты и плитки фасадные. Плиты фасадные керамические применяют так же, как и лицевые кирпичи, и камни, для повышения долговечности наружных стен и придания им- красивого внешнего вида. Изготовляют их способом пластического формования, реже методом полусухого прессования из глиняных масс, содержащих пониженное количество окислов железа. По пределу прочности при сжатии и изгибе фасадные плиты подразделяют на марки 75, 100 и 150. В соответствии с требованиями ГОСТа водопоглощение их 6...14 %, морозостойкость не менее 25 циклов. Фасадные малогабаритные плиты. Наряду с крупногабаритными облицовочными керамическими плитами выпускают легкие облицовочные цветные и глазурованные плитки размерами от 46x21 до 296x102 мм, толщиной 4...10 мм. Их применяют в крупнопанельном домостроении для отделки наружных поверхностей стеновых панелей, а также для облицовки цоколей различного назначения. Плитки для облицовки цоколей имеют размеры 150x75 и 120x65 мм при толщине 7...8 мм, водопоглощение не более 6 % и морозостойкость не менее 25 циклов. Ковровая керамика. Ковровая керамика представляет собой мелкоразмериые плитки различного цвета, глазурованные и негла-зурованные. Эти плитки непосредственно на заводах набирают в ковры и наклеивают на бумажную основу. Для лучшего сцепления с раствором или бетоном тыльную сторону плиток делают рифленой. Размеры плиток 48x48 и 22x22 мм, толщина 3...4 мм. Морозостойкость не менее 25 циклов замораживания и оттаивания, водопоглощение 6... 12 %. Изготовляют их методом полусухого прессования и методом литья. Применяют для облицовки крупных панелей и блоков в блочном и панельном домостроении, а также для облицовки стен вестибюлей и лестничных клеток зданий различного назначения. Керамические изделия для внутренней отделки зданий. В зависимости от применяемого сырья их делят на майоликовые и фаянсовые. Фаянсовые плитки изготовляют из тугоплавких глин с добавкой кварцевого песка и плавней, веществ, понижающих температуру плавления, полевого шпата и известняка или мела. Они имеют белый или слабоокрашенный цвет. Лицевую поверхность их покрывают белой или цветной глазурью. Тыльную сторону плиток для лучшего сцепления с раствором делают рифленой. Государственным стандартом предусмотрен выпуск 50 типов' облицовочных плиток. Из них 15 типов — квадратные, 23 — прямоугольные, 12 — фаянсовые при толщине 5, 6 и 8 мм. Майоликовые облицовочные плитки для внутренней облицовки изготовляют из легкоплавких глин с добавкой 20 % мела. Технология изготовления облицовочных плиток, как фаянсовых, так и майоликовых, заключается в следующем. Исходная сырьевая масса тщательно сортируется, дозируется и перемешивается. Формование плиток осуществляют в прессах, после формования их подвергают сушке и обжигу. После обжига их покрывают глазурью и обжигают вторично. Обожженные плитки сортируют по размерам, типу, сортам, цвету и т.д. К облицовочным плиткам предъявляются следующие требования: водопоглощение не более 6 %, они должны быть термически стойкими, иметь правильную геометрическую форму, четкие грани и углы без выбоин и трещин. Применяют плитки в помещениях, требующих повышенной чистоты, а также для облицовки санитарных узлов, кухонь и помещений с повышенной влажностью. Плитки керамические для полов широко применяют в гражданском строительстве для устройства полов в помещениях с влажным режимом эксплуатации и повышенной интенсивностью движения (в санитарных узлах, кухнях, вестибюлях, коридорах, на предприятиях химической промышленности и т.д.). Полы из керамических плиток долговечны, гигиеничны, хорошо сопротивляются истиранию, легко моются. Отрицательным качеством этих полов является их высокая теплопроводность. В настоящее время керамические изделия для устройства полов делят на два вида: плитки керамические и плитки керамические мозаичные. Санитарно-технические керамические материалы К санитарно-техническим изделиям из керамики относятся керамические трубы канализационные и дренажные, санитарные приборы (умывальники, унитазы, смывные бачки и др.). Трубы керамические канализационные. Их изготовляют цилиндрической формы с раструбом на одном и резьбой на другом конце и без раструбные с соединительными муфтами. Сырьем для их производства служат тугоплавкие или огнеупорные глины (иногда с отощающими добавками в виде тонкомолотого шамотного или кварцевого песка). Технология изготовления канализационных керамических труб заключается в следующем. Глину сортируют, освобождают от каменных включении и подвергают грубому помолу. Затем ее подсушивают, измельчают на дезинтеграторах и просеивают. Одновременно на параллельной технологической линии готовят отощающие добавки. Приготовленные исходные сырьевые материалы дозируются по массе и подают в смеситель, туда же подают воду для увлажнения смеси до требуемой консистенции. Приготовленная формовочная смесь поступает в специальный трубный пресс. Отформованные трубы подвергают искусственной сушке, после чего покрывают снаружи и внутри глазурью и обжигают при температуре 1200... 1800 °С в туннельных или керамических печах. Затем изделия принимаются отделом технического контроля и транспортируются на склад готовой продукции.
Внешнюю поверхность дренажных труб покрывают глазурью. Раструбные дренажные трубы по всему стволу имеют отверстия, через которые в трубы проникает вода. Керамическая промышленность освоила производство дренажных труб без раструбов. Соединение их между собой осуществляют специальными муфтами. Такие трубы имеют высокую надежность при эксплуатации. Дренажные трубы выпускают диаметром 25...250 и длиной 333...500 мм с толщиной стенок трубы 8...24 мм. Санитарно-технические приборы. Керамические санитарно-технические приборы изготовляют из фаянса, фарфора и полуфарфора. Фарфоровые санитарно-технические приборы представляют собой изделия тонкой спекшейся керамики, непроницаемой для воды и газа, обычно белого цвета. Они обладают высокой механической прочностью, термической и химической стойкостью. Получают их высокотемпературным обжигом тонкодисперсной смеси каолина, пластической глины, кварца и полевого шпата. С развитием техники и технологии их производства появились разновидности фарфора: глиноземный, циркониевый, борно-кальциевый, литиевый и др. Фаянсовые санитарно-технические изделия представляют собой плотные мелкопористые (белые) изделия из керамики. Они отличаются от фарфоровых большей пористостью и водопоглощением (до 9...12 %), поэтому все фаянсовые изделия покрывают тонким сплошным водонепроницаемым слоем глазури. По составу и свойствам фаянсовые изделия классифицируют на глиноземные, известковые, шамотные и полевошпатные. Наиболее распространены полевошпатные фаянсовые изделия, которые изготовляют из однородной смеси: 60...65 % пластичных материалов (каолина и глины), 30...36 % кварца, 3...5 % полевого шпата. Обжиг ведется в тоннельных печах с непосредственным обогревом. При изготовлении крупных санитарно-технических изделий применяют однократный обжиг, при котором одновременно протекают процессы спекания составных частей фаянсовой массы, плавления глазури и образования промежуточного слоя между пористым материалом и остеклованной глазурью. Фаянсовые санитарно-технические изделия используются значительно реже фарфоровых и полуфарфоровых. Полуфарфоровые изделия занимают промежуточное положение между фаянсом и фарфором. Керамические санитарно-технические изделия из фарфора, полуфарфора и фаянса изготовляются по одинаковой технологии. Отличие, их заключается в степени спекания черепка и соотношениях исходных сырьевых материалов. В процессе изготовления исходные сырьевые материалы подвергают тщательному помолу, отмачиванию, просеиванию и др. Полученная смесь представляет собой сметано-образную массу — шликер. Санитарно-технические изделия из керамики формуют в специальных гипсовых формах методом литья. После распалубливания изделия подсушивают, покрывают глазурью и подвергают обжигу. Прочие керамические изделия Кровельная черепица. Этот вид изделий является одним из древних кровельных искусственных материалов, недорогой, долговечный, огнестойкий, имеет красивый внешний вид. Недостатком кровельной черепицы является ее относительно большая масса, низкая индустриальность и трудоемкость применения. По назначен и jo черепицу классифицируют на рядовую — для покрытия скатов крыш; коньковую — для покрытия коньков и ребер; разже-лобочную — для покрытия разжелобов; концевую (половинки, косяки) — для завершения рядов и специального назначения. По форме (профилю) черепицу подразделяют на штампованную, пазовую ленточную, плоскую ленточную и др. Для производства черепицы применяют жирные и пластичные глины. Технология производства черепицы практически не отличается от технологии изготовления обыкновенного керамического кирпича. Черепица должна иметь правильную геометрическую форму, гладкую поверхность и ровные края. Морозостойкость ее не менее 25 циклов. К ней также предъявляются требования по водонепроницаемости и прочности при изгибе. Черепицу применяют для устройства кровель зданий различного назначения. Кирпич для дорожных покрытий (клинкер). Для мощения дорог и улиц, а также для устройства полов в промышленных зданиях, для облицовки набережных, футеровки резервуаров в химических производствах часто применяют клинкер. Сырьем для его производства являются высоко пластичные тугоплавкие глины. Технология получения клинкера аналогична технологии получения обыкновенного глиняного кирпича с тем лишь отличием, что обжиг клинкера производится до полного спекания глины. По пределу прочности дорожный кирпич подразделяется на три марки: 1000, 700 и 400. Он обладает высокой морозостойкостью — до 100 циклов попеременного замораживания и оттаивания, водопоглощение составляет 2...6 % в зависимости от его марки. Дорожный кирпич имеет размеры 220x110x65 или 220x110x75 м. Конструкции покрытий из клинкера долговечны и прочны. . Огнеупорные материалы. Огнеупорными называются керамические материалы с огнеупорностью не менее 1580 °С. Материалы, получаемые из огнеупорных глин, отощенных той же предварительно обожженной и измельченной глиной (шамотом), называются шамотными, а кирпич, изготовленный из такого сырья,— шамотным: Получают его полусухим и пластическим формованием с последующим обжигом до спекания. Шамотные огнеупорные изделия отличаются высокой термической стойкостью. Применяют их для кладки стен и сводов печей, обмуровки топок и т.д. Керамические кислотоупорные изделия изготовляются из пластических глин, не содержащих в своем составе гипса, серного колчедана и других вредных примесей. К таким изделиям относятся кислотоупорный кирпич, кислотоупорные керамические плитки, трубы кислотоупорные и фасонные части к ним, различная аппаратура и ее детали- (сосуды, башни, . насосы, эксгаустеры, мельницы, сифоны). Кислотоупорные изделия отличаются высокой плотностью и прочностью, они выдерживают длительное воздействие кислот и щелочей. Кислотоупорные керамические изделия применяют для футеровки производственных резервуаров на химических заводах, для устройства полов в цехах с агрессивной средой. Керамическую кислотоупорную аппаратуру используют в химической, пищевой и других отраслях промышленности. Большой удельный вес в керамической промышленности составляет производство из глин керамзита и аглопорита — заполнителей для легких бетонов. Эти заполнители применяют также при устройстве теплоизоляции перекрытий, покрытий и т.д. Керамзит представляет собой ячеистый материал в виде гравия, щебня или песка. Сырьем для его производства служат легкоплавкие глины, содержащие от 6 до 12 % оксидов железа, от 2 до 3 % щелочных оксидов и до .3 % органических примесей. Формуют керамзит в дырчатых вальцах, барабанных грануляторах, а также в ленточных прессах, оборудованных перфорированной плитой. Полученный полуфабрикат керамзитового гравия обжигают во вращающихся печах. После обжига керамзит сортируют по фракциям и направляют в бункера-силосы. Классифицируют керамзитовый гравий по средней плотности, по размерам зерен и по прочности при сжатии. Так. насыпная плотность керамзитового гравия (марка) 250... 1000 кг/м , размер 5...40 мм, предел прочности при сжатии 0,6...4,0 МПа. Аглопорит представляет собой искусственный строительный материал (заполнитель для легкого бетона), получаемый термической обработкой методом агломерации шихты из глинистых пород с последующим дроблением и рассевом на фракции. Аглопорит производят в виде щебня или гравия зернами размером 6...40 мм. Аглопорит, как и керамзит, применяют в основном в качестве заполнителя для производства теплоизоляционных и конструкционных легких бетонов, а также в качестве теплоизоляционных засыпок. Минеральные вяжущие вещества Классификация минеральных вяжущих веществ. Известь строительная Минеральными вяжущими называются порошкообразные вещества, которые при смешивании (затворении) с водой дают пластичное тесто, способное с течением времени под влиянием физико-химических процессов затвердевать и переходить в камневидное состояние. При способности твердеть минеральные вяжущие вещества классифицируют на воздушные и гидравлические. Воздушные вяжущие. Они могут затвердевать и длительно сохранять прочность только на воздухе. К ним относятся: воздушная известь, гипсовые и магнезиальные вяжущие, а также жидкое стекло. Гидравлические вяжущие. Они твердеют и сохраняют свою прочность как на воздухе, так и в воде. Однако начальный период твердения (процесс схватывания), как правило, должен протекать на воздухе или в среде, изолированной от воды. К гидравлическим вяжущим относятся все виды цементов, гидравлическая известь, гипсоцементно-пуццолановое вяжущее и др. Кроме указанных воздушных и гидравлических вяжущих веществ существуют кислотостойкие вяжущие вещества, а также вяжущие автоклавного твердения, твердеющие при температуре 170...200 °С и давлении 0,9... 1,2 МН/м , изготовляемые на основе извести. Воздушная известь как вяжущее была известна человечеству за несколько тысяч лет до нашей эры. Ее получают умеренным обжигом известняков, мела, доломитизированных известняков и доломитов, содержащих не более 6 % глины. Технология получения воздушной извести состоит из добычи известняков в карьерах, их дробления, сортировки и обжига. Обжиг осуществляют, как правило, в шахтных печах при максимальной температуре в зоне обжига 1000...1200 °С. После обжига куски извести имеют пористую структуру вследствие удаления СОг из известняков. Такая известь называется комовой негашеной. Полученная после обжига комовая известь либо подвергается помолу для получения порошкообразной извести-кипелки (СаО), либо гасится водой для получения гашеной извести Са(ОНг). Воздушная известь по виду содержащегося в ней основного оксида разделяется на кальциевую, магнезиальную и доломитовую. Строительная воздушная негашеная известь подразделяется на три сорта: 1, 2 и 3-й. Негашеная комовая или молотая известь должна соответствовать требованиям. При действии воды на комовую известь происходит гидратация оксида кальция: СаО + НгО - Са(ОН)2 + 65,50 кДж Процесс гашения извести чрезвычайно экзотермичен, поэтому осуществляется в специальных известегасильных установках и машинах. При гашении большим количество воды, в 3...4 раза превышающим массу извести-копилки, известь гасится в известковое тесто, ограниченным количеством воды (60...70 % от массы извести-копилки) в известь-пушонку. Гашеная известь в виде теста имеет среднюю плотность до 1400 кг/м3. Известковое тесто представляет собой сметанообразную массу белого цвета. Известь-пушонка, или г ид ратная известь, представляет собой белый тонкодисперсный порошок. Средняя плотность ее в рыхлом состоянии доходит до 450 кг/м , в уплотненном — до 700 кг/м . Гидратную известь транспортируют затаренной в мешках или навалом, погрузку и разгрузку осуществляют в мешках автопогрузчиками, навалом — посредством различного рода пнев-моприспособлений.
Са(ОН)2 + СОг =- СаСОз + НгО Применяется известь также в производстве силикатного кирпича и изделий из силикатных бетонов. Заводы-изготовители извести должны гарантировать свойства извести и сопровождать каждую партию соответствующим паспортом. Гидравлическая известь — продукт умеренного обжига мергелистых известняков, содержащих 6...20 % глинистых примесей. При обжиге (Т = 900...1000 °С) после разложения углекислого кальция (СаСОз) часть образующегося оксида кальция (СаО) соединяется с окислами SiO2, AI2O3 и БегОз, содержащимися в минералах глины, образуя силикаты, алюминаты и ферриты кальция по реакциям Эти соединения кальция придают способность гидравлической извести твердеть как на воздухе, так и в воде.
К гидравлической извести предъявляются следующие требования: по тонкости помола — на сите № 008 не должно оставаться более 10 %, по прочности контрольных образцов на сжатие —для сильно гидравлической через 28 сут — не менее 5,0 МПа, для слабо гидравлической — не менее 1,7 МПа. Используют гидравлическую известь при приготовлении растворов для каменной кладки и штукатурки, а также при приготовлении низкомарочных бетонов. Растворы и бетоны, изготовленные на гидравлической извести, некоторое время должны твердеть на воздухе.
Гипсовые вяжущие вещества так же, как и известь, применялись еще в глубокой древности. Гипсовые вяжущие получают термической обработкой природного двуводного гипса (CaSO4.2H2O), природного ангидрита (CaSO4) или отходов промышленности, состоящих из сернокислого кальция. В зависимости от температуры обработки получаются быстротвердеющие вяжущие (120..Л90 С), нормально твердеющие и медленнотвердеющие (600...1000 °С). Гипсовые вяжущие широко применяются в строительной индустрии. Их добавляют в известково-песчаные растворы для ускорения схватывания и увеличения прочности. На основе гипсовых вяжущих изготовляют листы гипсокартонные (ГОСТ 6266-81), искусственный мрамор и другие строительные гипсовые изделия. Большое распространение в строительстве получил полимергипс. Его получают путем затворения гипсовых вяжущих водными растворами полимеров или дисперсиями полимеров. Полимергипс обладает большей плотностью, чем обычное гипсовое вяжущее, высокой прочностью при сжатии (до 30 МПа), малой водопроницаемостью и повышенным сопротивлением истиранию. Гипсовые вяжущие при транспортировании и хранении должны быть защищены от увлажнения и загрязнения. Ангидритовый цемент. Это медленно твердеющее вяжущее вещество марок 60, 100, 150, 200. Получают его из природного ангидрита (CaSO4) совместным помолом с катализаторами. Применяют для устройства бесшовных полов, оснований под рулонные материалы, приготовления легких и тяжелых бетонов низких марок и искусственного мрамора. Изделия из ангидритового цемента неводостойки, поэтому применяются только в сухих помещениях. Магнезиальные вяжущие вещества, растворимое стекло и кислотоупорный цемент Магнезиальные вяжущие вещества. К ним относятся каустический магнезит (MgO) и каустический доломит (Mgo • СаСОз). Это порошкообразные материалы, получаемые обжигом при 650...850 °С дробленых природных магнезитов и доломитов. Каустический магнезит и каустический доломит при зртворении водой твердеют медленно и имеют небольшую прочность, вследствие чего их затворяют растворами хлористого или сернокислого магния. В этом случае процесс твердения протекает значительно быстрее, а полученный искусственный камень характеризуется большей прочностью. Каустический магнезит имеет марки 400, 500, 600, а каустический доломит — 100, 150, 200 и 300. Магнезиальные вяжущие используют при устройстве ксилолитовых полов (магнезиальные вяжущие в смеси с древесными опилками), изготовлении магнезиального фибролита, арболита и цементно-стружечных плит. Транспортируют и хранят I вяжущие в мешках или емкостях, предохраняющих их от увлажнения. Жидкое стекло. Жидким стеклом называют растворимые соли кремниевой кислоты. Величина п указывает отношение числа молекул кремнезема к числу молекул щелочного оксида и называется силикатным модулем стекла. Значения его колеблются от 2,31 до 3,5. В практике чаще используют силикат натрия. Получают его расплавлением в стекловаренных печах при температуре 1350...1400 °С тщательно перемешанной смеси размолотых кварцевого песка, кальцинированной соды, или поташа, или сульфата натрия с образованием силикат-глыбы, которую впоследствии подвергают помолу. Тонкомолотые порошки, получаемые помолом силикат-глыбы, могут медленно растворяться в воде. Однако чаще всего жидкое стекло как вяжущее получают обработкой дробленой силикат-глыбы паром в автоклавах при давлении 0,5...0,6 МПа. При твердении под действием углекислого газа силикаты Однако на воздухе ЭТОТ процесс протекает медленно. Для ускорения твердения вводят добавки кремнефтористого натрия (Na2SiF6). Кремнефтористый натрий одновременно повышает водо- и кисло-тостойкость затвердевшего жидкого стекла. Растворимое стекло применяют для получения силикатных огнезащитных красок, для предохранения естественных каменных материалов от выветривания, для получения кислотоупорного и жаростойкого цементов, а также для уплотнения (силикатизации) грунтов. Кислотоупорный цемент. Его получают совместным помолом кварцевого песка и кремнефтористого натрия. Вяжущим веществом в таких цементах является водный раствор жидкого стекла. Растворы и бетоны, приготовленные на кислотоупорном цементе, обладают высокой стойкостью против действия многих минеральных и органических кислот, но разрушаются под действием щелочей. Кислотоупорный цемент применяют для футеровки химической аппаратуры, возведения резервуаров и других сооружений химической промышленности.
Портландцемент и его разновидности являются основным вяжущим материалом в современном строительстве. Портландцемент представляет собой порошкообразное гидравлическое вяжущее вещество, твердеющее в воде и на воздухе, состоящее главным образом из силикатов кальция. Получают портландцемент тонким измельчением клинкера с гипсом (3...7 %), допускается введение в смесь активных минеральных добавок (10...15 %). Клинкер — продукт обжига (до полного спекания) искусственной сырьевой смеси, состоящей приблизительно из 75 % карбоната кальция (обычно известняка) и 25 % глины. Основные свойства портландцемента обусловливаются составом клинкера.
В процессе обжига сырьевой смеси перечисленные окислы вступают в химическое взаимодействие. Сырье для получения портландцемента. В качестве сырья иногда используют природные горные породы — мергели. В них содержатся необходимые для производства портландцементов количества каро-натных (75...78%) и глинистых пород (25...22 %). В большинстве случаев необходимое сочетание пород получается искусственным путем. В этом случае в качестве карбонатных пород используются известняки, мел, известковые ракушечники; в качестве глинистых — глины, глинистые сланцы, лёссы, доменные шлаки; кроме того, в состав сырьевой смеси вводятся различные корректирующие добавки, например гипс. Гипс необходим для регулирования сроков схватывания. С увеличением количества гапса увеличиваются (замедляются) сроки схватывания. Однако максимальное количество вводимого гипса регламентируется химическим составом портландцемента. Производство портландцемента. Производство портландцемента состоит из следующих процессов: добычи сырья и доставки его на завод; подготовки сырья и смеси; обжига смеси — получения клинкера; измельчения клинкера с добавками — получения цемента. По характеру подготовки сырья и приготовления смеси различают мокрый и сухой способы изготовления цемента. При мокром способе сырье дробят и размалывают без дополнительной подсушки. Весьма часто помол осуществляют с добавлением воды, глину размешивают в специальных емкостях — болтушках. Смесь готовят тщательным перемешиванием жидких молотых смесей в шлам бассейнах. В этом случае подготовленная смесь — цементный шлам — содержит до 40 % и более воды.
— осуществляют в сухом состоянии. Тщательное смешивание производят в специальных смесителях. В строительстве наиболее распространен мокрый способ, при котором удается достичь хорошей гомогенности сырьевой смеси, что в конечном итоге обусловливает получение цемента с более высокими и стабильными качествами. В настоящее время в связи с созданием оборудования, обеспечивающего хорошую гомогенизацию в смеси тонкомолотых порошков, сухой способ как более экономичный (не требующий теплоты на испарение воды) и, следовательно, перспективный находит все большее применение. В нашей стране действует несколько крупных цементных заводов, работающих по сухому способу. Обжиг смеси производится во вращающихся печах, представляющих собой металлические цилиндры, обложенные внутри огнеупорной футеровкой. Печь укладывают на специальные катки с небольшим уклоном к поверхности земли, за счет чего по мере вращения сырьевая смесь продвигается по печи от приподнятого конца к опущенному. Длина печи достигает 180 м, а иногда доходит до 250 м, диаметр — до 6 м. По мере продвижения смесь подсушивается, скатывается в шарики и под действием высокой температуры (1450... 1500 °С) спекается в гранулы размером 5...20 мм и более'. Затем гранулы охлаждаются сначала в печи, в зоне охлаждения, впоследствии — в специальных устройствах — холодильниках. За последние годы разработан новый способ обжига клинкера. В печи силикатный расплав заменен расплавом на основе хлористого кальция. Существенно снижается температура обжига (1100...1150 °С), в 3...4 раза облегчается помол, но в цементе появляется минерал — алинит, содержащий алюмохлоридсиликат кальция. Этот цемент быстрее твердеет в начальные сроки. Остывший клинкер подвергают размолу чаще всего в шаровых мельницах, представляющих собой металлические цилиндры диаметром до 3,5 и длиной до 15...20 м, которые выложены изнутри бронированными плитами. Мельницы имеют 2...3 камеры, отделенные друг от друга металлическими перегородками с отверстиями для прохождения размалываемого материала. Размол клинкера и постепенное продвижение размалываемого материала обеспечиваются при вращении за счет наклона мельницы. По выходе из шаровой мельницы портландцемент подают на склад в силосы, где он остывает и выдерживается некоторое время, достаточное для стабилизации. Необходимость выдержки обусловливается тем, что при помоле, особенно если осуществляется помол еще не совсем остывшего клинкера (максимальная температура клинкера, подаваемого в шаровую мельницу, не должна превышать 50 °С), происходит дегидратация вводимого гипса, получаемый при этом цемент будет обладать нестандартными сроками схватывания (ложное схватывание). Свойства портландцемента. К основным техническим свойствам портландцемента относятся: истинная плотность, средняя плотность, тонкость помола, сроки схватывания, нормальная густота (водопотребность цемента), равномерность изменения объема цементного теста, прочность затвердевшего цементного раствора. Истинная плотность цемента находится в пределах 3000...3200 кг/м , плотность в рыхлом состоянии — 900..Л300 кг/м3, в уплотненном (слежавшемся) — 1200... 1300 кг/м . Тонкость помола характеризуется остатком на сите № 08 или удельной поверхностью, проверяемой на специальном приборе ПСХ. Согласно ГОСТу через сито № 08 должно проходить не менее 85 % массы пробы, удельная поверхность при этом (поверхность зерен цемента общей массой 1 г) должна быть 2500...3000 см2/г. Нормальная густота цементного теста (количество воды в % от массы цемента) определяется погружением пестика, укрепляемого на штанге прибора Вика, и колеблется в пределах 21...28 %. Она зависит от минералогического состава цемента и тонкости помола. Изучение процесса твердения цемента показало, что в зависимости от вида цемента, сроков и условий твердения он присоединяет воды 15...25 % от своей массы. При использовании цемента в растворах и бетонах расходуемое количество воды значительно больше (40... 70 %), оно, в частности, зависит и от нормальной густоты цементного теста. Излишки воды со временем испаряются, оставляя поры, что ухудшает качество цементного камня, а следовательно, раствора и бетона. Сроки схватывания проверяют прибором Вика на цементном тесте нормальной густоты. Согласно требованиям ГОСТа начало схватывания должно быть не ранее 45 мин; конец — не позднее 10 ч (нормально — 2...3 ч), однако по согласованию с потребителями эти сроки могут существенно отличаться. О равномерности изменения объема цементного теста в процессе твердения судят по характеру трещин на образцах-лепешках, изготовленных по методике, изложенной в ГОСТе. Если в цементе в результате нарушений технологического процесса при изготовлении окажется много свободных осадков кальция и магния, то процесс их гашения при затворении цемента водой будет протекать замедленно (температура обжига клинкера значительно выше температуры обжига при получении извести-кипелки, процесс гашения которой протекает довольно быстро). Это явление может привести к разрушению уже затвердевшего цементного камня. Для предотвращения подобных явлений при оценке качества цемента и проводят испытание на равномерность изменения объема. Одним из основных свойств цемента является прочность, которая определяется в положенные сроки испытанием образцов-балочек размером 40x40x160 мм первоначально на изгиб, а затем половинок — на сжатие. Балочки готовят из раствора состава 1:3 (1 ч. по массе цемента, 3 ч.— нормального Вольского песка) при водоцементном отношении (отношении количества воды к количеству цемента), равном 0,4. Водоцементное отношение в свою очередь проверяется, а при необходимости корректируется по расплаву конуса на встряхивающем столике. Расплыв усеченного конуса из растворной смеси, изготовленного в форме высотой 60 мм и основаниями верхним с внутренним диаметром 70 мм и нижним —100 мм, после 30 встряхиваний должен быть в пределах 106...115 мм. При отсутствии встряхивающего столика испытана проводят на стандартной лабораторной виброплощадке. В этом случае' после 20 с вибрирования расплыв должен быть (170 ± 5) км. Твердение цемента. Твердение портландцемента — сложный физико-химический процесс. 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.
Цементные заводы производят разнообразные цементы, различающиеся по составу, назначению и свойствам. Виды портландцемента, шлакопортландцементные. Наиболее распространенными и широко применяемыми являются портландцементы и шлакопортландцементные, к числу которых относятся бездобавочный портландцемент, портландцемент с минеральными добавками, в том числе быстротвердеющий портландцемент, отличающийся прочностью через 3 сут твердения; шлакопортландцементная и быстротвердеющий шлакопортландцементная, отличающийся повышенной прочностью через 3 сут твердения. Быстротвердеющий портландцемент и шлакопортландцементная, как указывалось, отличаются повышенной прочностью в ранние сроки. Это достигается получением цемента определенного минералогического состава (с большим содержанием алита) и существенно большей тонкостью помола. Кроме различия по составу цементы классифицируются по прочностным свойствам — маркам. Марка цемента характеризуется пределом прочности при сжатии половинок балочек в 28-дневном возрасте стандартного хранения. Гидрофобные, пластифицированные цементы. Если при помоле добавляются пластифицирующие или гидрофобные добавки в количестве не более 0,3 % массы цемента, то получают пластифицированные или гидрофобные цементы. В качестве пластификаторов применяют сульфитно-спиртовую барду (ССБ), сульфитно-дрожжевую бражку (СДБ) и др. Применение такого рода веществ при затворении водой способствует более полному смачиванию зерен цемента, уменьшает сцепление зерен между собой, повышает пластичность смеси (растворной, бетонной). За счет этого можно уменьшить водоцементное отношение, снижение которого обусловливает либо повышение прочности цементного камня (раствора, бетона), либо (при сохранении прочности) уменьшение расхода цемента на 8... 10 %. Следует помнить, что твердение пластифицированных цементов, особенно в ранние сроки, происходит медленнее. Для получения гидрофобного цемента при помоле добавляют асидол, асидол-мылонафт, мылонафт, олеиновую кислоту или окисленный петролатум. Эти материалы образуют на поверхности цементных зерен водоотталкивающие (гидрофобные) пленки, которые препятствуют смачиванию зерен цемента водой. Такие цементы могут длительно храниться в неблагоприятных условиях, не теряя своих свойств. В процессе перемешивания гидрофобные пленки сдираются и проявляют при этом пластифицирующие свойства, вовлекая в смесь большое количество мелких пузырьков воздуха. Аналогично пластифицированному цементу процесс твердения, особенно в ранние сроки, замедлен. Растворы и бетоны на пластифицированных и гидрофобных цементах имеют меньшую водопроницаемость, большую морозостойкость, а следовательно, и долговечность. Пластифицированный и гидрофобный цемент выпускаются следующих марок: пластифицированный — 300, 400, 500; гидрофобный — 300, 400.
Для производства белого цемента используются чистые известняки, каолиновые глины и клинкер, отбеленный резким охлаждением после обжига. Помол производят фарфоровыми шарами в специально футерованных мельницах, исключающих попадание в цемент оксидов железа. Возможно применение минеральных пластифицирующих и гидрофобных добавок, не снижающих белизну цемента. По степени белизны цементы разделяются на три сорта, высший, БЦ-I и БЦ-II. Цветной цемент может быть желтым, розовым, красным, коричневым, голубым, зеленым, черным. Его получают либо совместным помолом клинкера для белого цемента со свето- и щелочестойкими добавками (суриком, ультрамарином и др.), либо по специальной технологии, по которой получение необходимого цвета достигается подбором исходного сырья. Последний способ позволяет получить цементы редких цветов (синие, зеленые, бирюзовые) и более устойчивые. цветные цементы выпускаются трех марок — 300, 400, 500. Пуццолановый цемент — гидравлическое вяжущее вещество, получаемое совместным помолом цементного клинкера, гипса и активной минеральной добавки. Активные минеральные добавки — это природные или искусственные вещества, которые при смешивании в тонкомолотом виде с известью придают ей свойства гидравлического вяжущего. Они бывают вулканического (пеплы, туфы, витрофиры, трассы) и осадочного (диатомиты, трепелы, опоки, глиежи) зороисхождения. В качестве искусственных используются доменные гранулированные и топливные шлаки, нефелиновый шлам, зола-унос. Содержание в пуццолановом портландцементе активных добавок вулканического происхождения или топливной золы составляет 25... 40 %, а добавок осадочного происхождения — 20...30 %. Введенная добавка увеличивает водопотребность цемента, что приводит к ухудшению морозостойкости и увеличению расхода цемента. Процесс твердения замедляется, особенно в начальный период. С другой стороны, добавка, связывая свободный гидрат оксида кальция, придает цементному камню большую коррозионную стойкость, особенно водо- и сульфатостойкость. Поэтому пуццолановые цементы весьма эффективно использовать при возведении подводных и подземных сооружений. Хорошая эффективность достигается при использовании таких цементов в заводских условиях, где изделия подвергаются водотепловой обработке. Цемент выпускается двух марок —300 и 400.
Начало схватывания должно наступать не ранее 45 мин, конец — не позднее 12 ч. Прочность нарастает быстро — через 5...6 ч и составляет 30 % марочной. Марка цемента (марки 400, 500, 600) определяется в возрасте 3 сут твердения в нормальных условиях и характеризуется показателями предела прочности при сжатии, МПа: через 1 сут —23, 28, 33; через 2 сут-—40, 50, 60. Процесс твердения глиноземистых цементов протекает быстро, с выделением теплоты, особенно в первые часы твердения. Однако нельзя допускать твердения глиноземистого цемента при температурах выше 25...30 °С, так как могут образовываться различные непрочные гидроалюминаты. В процессе твердения глиноземистого цемента не образуется свободного гидрата оксида кальция, поэтому цементный камень хорошо противостоит коррозии минерализоваными водами, однако разрушается кислыми и сильнощелочными. Обработка изделий на глиноземистом цементе в камерах пропаривания или автоклавах исключена. Обладая рядом достоинств (быстрое твердение, способность выдерживать в затвердевшем состоянии высокие температуры, твердение с выделением теплоты, что делает его применение эффективным в зимнее время), глиноземистый цемент применяется в ограниченном количестве. Это объясняется в первую очередь его относительной дороговизной (в 3...4 раза дороже портладцемента), а также особенностями технологии, так как для получения цемента клинкер, обладающий высокой твердостью, подвергается двукратному дроблению и лишь затем помолу. Применяется цемент при аварийных работах, для повышения сульфатостойкости бетона конструкций, при необходимости быстрого ввода сооружения в эксплуатацию, для получения жаростойкого бетона. Расширяющиеся безусадочные и напрягающие цементы. Основным достоинством, обусловившим создание и применение расширяющихся цементов, является отсутствие усадки в процессе твердения. Все вяжущие вещества, за исключением гипсового, при твердении уменьшаются в объеме, это нередко приводит к появлению трещин, к уменьшению водонепроницаемости и долговечности. В расширяющихся цементах на основе сочетания гипса и алюминатной составляющей при затворении водой создаются предпосылки для образования в допустимых пределах трехкальциевых гидросульфоалюминатов, образование которых сопровождается увеличением объема. Это увеличение компенсирует усадку остальных составляющих цемента (безусадочные цементы) или даже доминируют над ними (расширяющиеся цементы). Расширяющиеся цементы используются в ремонтных работах для заделки трещин, щелей, бетонирования, для зачеканки швов, устройства гадроизоляционных штукатурок, расширяющихся и безусадочных бетонов и растворов. Используя способность цементов с большим содержанием алюминатной составляющей к увеличению объема при твердении, советские ученые создали напрягающий цемент. В процессе расширения этот цемент создает в арматуре предварительное напряжение. В зависимости от усилий, возникающих в бетоне при использовании таких цементов (разработана специальная методика), различают три разновидности напрягающих цементов НЦ-2, НЦ~4, НЦ-6. Начало схватывания этих цементов не ранее 30 мин, конец — не позднее 4 ч. Прочность через сутки — не менее 15 МПа, через 28 сут — 50 МПа. Используются в сооружениях, где требуется повышенная газо-, паро-, водонепроницаемость. Гипсоцементно-пуццолановые вяжущие вещества (ГЦПВ) обладают гидравлическими свойствами и способностью быстро твердеть. Так, бетоны на ГЦПВ, приготовленные с использованием высокопрочного гипса, достигают предела прочности при сжатии после 2...3 ч твердения 9,4...14,7 МПа, а через 7...15 сут нормального твердения — 30...40 МПа. ГЦПВ широко применяют для изготовления различных строительных конструкций (панелей, стен ванных комнат, санкабин) и в строительстве малоэтажных зданий, особенно в сельской местности. Нефелиновый цемент — гидравлическое вяжущее вещество, получаемое совместным измельчением нефелинового шлама (побочный продукт глиноземного производства), портландцементного клинкера и гипса. При этом содержание нефелинового шлама должно быть не менее 20 % и не более 80 %. Цемент выпускается марок 300, 400, 500. Нефелиновый цемент обладает пониженным водоотделением, низким тепловыделением при твердении, замедленной скоростью твердения. Области применения такие же, как и обычногоскортлан-дцемента. Особенно эффективен при автоклавной обработке. Известково-шлаковое вяжущее (изготовляют марок 50, 100, 150, 200) — гидравлическое вяжущее вещество, получаемое при совместном помоле или (что хуже) тщательном смешении в сухом виде тонкомолотых гранулированного доменного шлака и извести. Для регулирования сроков схватывания допускается добавка гипса до 5 %. Известково-шлаковое вяжущее — медленно схватывающееся и медленно твердеющее вяжущее вещество. Используют в растворах и бетонах при строительстве неответственных сооружений, не подвергающихся суровым климатическим воздействиям; Сульфатно-шлаковый цемент — гидравлическое вяжущее вещество, получаемое совместным помолом или тщательным смешиванием, тонкомолотых гранулированного доменного шлака (80...85 %), гипса или ангидрита (15...20 %), портландцементного клинкера (до 5 %) или извести (до 2 %). Этот цемент выпускают марок 150, 200, 250, 300. Применяют в неответственных сооружениях для приготовления растворов и бетонов низких марок. Растворы и бетоны, приготовленные на сульфатно-шлаковом цементе, обладают повышенной стойкостью при воздействии на них углекислых и сульфатных вод. Указанное вяжущее является одним из самых дешевых местных вяжущих веществ. жүктеу/скачать 1.05 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|