> Техника, страница 96 > Вяжущие вещеста

Вяжущие вещеста

Вяжущие вещеста искусственные порошкообразные материалы, которые при затворении с водой дают тесто, превращающееся по истечении нек-рого времени в твердое камневидное тело. В. в., в зависимости от способности в отвердевшем состоянии оставаться прочными только на воздухе или как на воздухе, так и в воде, делятся на воздушные и гидравлические. Воздушные В. в пригодны только для наземных сооружений и не должны подвергаться действию постоянной влажности. Напротив, гидравлические В. в примешаются во всех видах сооружений как наземных, так и подземных и морских.

I. В о з д^уДн ные вяжущие вещества. 1) Воздушная известь — продукт, который гйолучаетгя обжигом до полного выделения углекислоты С0₂ чистых или магнезиальных известняков, содержащих не более 10% примесей. Известняки, содержащие более 07% СаСО_:{,щают жирную известь, а содержащие 97—90°Д СаС0₃ — среднюю и тощую (смотрите Известь). Применяемый в строительном деле известковый раствор отличается чрезвычайной медленностью твердения, происходящего за счет взаимодействия с углекислотой воздуха (карбонизация) и образования СаС0₃, выделения воды, испарения всего ее избытка, выкристаллизо-вывания СаС0₃ и частью Са(ОН)₂. Процесс идет по поверхности, постепенно затухая по мере высыхания раствора. Присутствие в воздушной извести MgO свыше 10% обусловливает замедленную способность извести гаситься и дает серую воздушную известь, отличающуюся сильно замедленной способностью схватываться и твердеть, благодаря чему для кладки она неприменима, но хороша для штукатурных и отделочных работ, обладая достаточной стойкостью и прочностью.

2) Гипсовые вяжущие вещее т-в а. Сырьем для них служат или природный двуводный гипс (смотрите) CaS0₄ · 2Н₂0 или безводная его разновидность, называемая ангидритом, CaS0₄. Всех разновидностей гипсовых В. в пять: а) штукатурный гипс, или а л е-

6 а с т р, — продукт, получаемый обжигом природного двуводного гипса при г° 120—200° до превращения его в полуводный гипс CaS0₄ ·

* ¹/₂Н₂0 с последующим перемолом его в порошок. Физико-механич. свойства штукатурного гипса: текучесть — 2 мин., начало схватывания — 4 мин., конец его—6,5 мин. и не позже 30 мин., остаток на сите (в 900 отверстий) после помола 30%, растяжение после 1 дня твердения —

7 килограмм/см², а после 7 дней — 14 килограмма/см²·, воды для затворения берется 60—80% (ОСТ 2645). Применяется для штукатурных и внутренних отделочных работ, б) Формовочный гипс — продукт, аналогичный по сырью и способу производства со штукатурным гипсом, но отличающийся более тонким помолом и более коротким концом схватывания. Предназначенный для формовок и отливок при просеивании он должен иметь остаток на сите 900 меш не более 10% и конец схватывания не позже 20 мин. в) А н-гидритовый цемент — продукт, получаемый обжигом природного двуводного гипса при f 500—700° с * последующим тонким перемолом совместно с различными минеральными добавками или же путем тонкого перемола ангидрита с теми же добавками. Минеральные добавки (NaHS0₄, CuS0₄, FeS0₄, MgO и др.) способствуют растворению безводного CaS0₄, полученного обжигом, или природного ангидрита, и образованию двуводного гипса; послед ний растворяется до насыщения, выкристаллизовывается и обусловливает отвердевание затворенного теста. Различают три рода ангидритового цемента: строительный ангидритовый цемент, содержащий 98,5—99,0% CaS0₄ и 1,5— 1,0% NaHS0₄, строительный ангидрито-доломитовый цемент, состоящий из 95—97% CaS0₄и 5—3% доломита, обожженного при 800—900°, ангидритовый цемент для поделочных работ, содержащий 98,5% CaS0₄, 0,7% NaHS0₄ и 0,8% CuS0₄. Физико-механич. свойства разновидностей ангидритового цемента указаны в ОСТ 5348/2. Этот цемент применяется для кирпичной кладки, штукатурки, для искусственных камней, полов ит. п. г) Эстри х-г и п с (гидравлический гипс) — продукт, получаемый обжигом природного двуводного гипса или ангидрита при t° не ниже 900° с последующим перемолом в тонкий порошок. Процесс обжига сводится к тому, что CaS0₄ при t° обжига подвергается разложению на СаО и S0₃, хотя и в самом незначительном количестве (2,5—3,0%). Порошок полученного эстрих-гипса, затворенный с 30—35% воды, медленно схватывается и твердеет. Он обладает началом схватывания в 4—5 ч. и концом в 25 и более часов. Хотя процесс схватывания и твердения его еще мало изучен, но можно полагать, что образовавшаяся СаО, вкрапленная среди кристаллов безводного CaS0₄, при затворении с водой дает Са(ОН)₂ с выделением тепла, являющегося толчком для присоединения воды к CaS0₄ и образования CaS0₄ · 2Н₂0, который приводит к схватыванию и перекристаллизации, обусловливая и твердение. Тесто из эстрих-гипса в виде пластичной массы, будучи утрамбовано, через 20 ч. с момента затворения твердеет и через 28 дней достигает прочности на сжатие до 160 и более кг)см² изделия получаются с мало истираемой поверхностью, водоустойчивые и значительно кислотоупорные. Применение он находит в производстве бесшовных полов, штукатуров и прочие д) Гипсовый цемент — продукт, получаемый совместным йеремолом в тонкий порошок природного двуводного гипса с минеральными добавками (NaHS0₄ и др.). На_гходится еще в периоде изучения.

3) Магнезиальные вяжущие вещества. а) Каустический магнезит — продукт обжига природного магнезита MgC0₃ при f полной его диссоциации с последующим измельчением в тонкий порошок. Характеристика сырья, условия обжига, твердение и применение его — см. Каустические строительные материалы. Порошок каустич. магнезита, затворенный на растворе хлористого магния крепостью 22° Be, схватывается и твердеет и в таком виде известен под названием цемента Сореля. Раствор хлористого магния м. б. заменен растворами других солей, а именно: MgS0₄, NaHS0₄, ZnCl₂ и др. Физико-механич. свойства каустич. магнезита, затворенного на хлористом магнии, указаны в ОСТ 3035. б) Каустический доломит — продукт обжига природного доломита MgC0₃ · СаС0₃ при t° диссоциации MgC0₃ с последующим измельчением в тонкий порошок. Характеристика сырья, условия обжига, твердение, свойства и применение — см. Каустические материалы, Доп. том.

II. Гидравлические вяжущие ве-щ е с т в а. А. Гидравлические В. в., не содержащие гидравлических добавок или содержащие их не более 15%. 1) Гидравлическая известь — продукт обжига, не доводимый до спекания, мергелистых известняков, свободных от магнезии или содержащих ее в незначительных количествах. Мергелистые известняки должны содержать не менее 75 ^ СаС0₃ 4- MgG0₃. Месторождения их известны: Тейльское во Франции, Новороссийское, Феодосийское и др. в СССР. Обжиг их производится при t° 800—1 000° в непрерывных шахтных печах, пересыпных или с выносными топками, ручных или автоматических. После обжига гидравлич. известь гасится в порошок, затем смешивается с размолотой непо-гасившейся частью ^^-подвергается некоторому вылеживанию всизюсах. Физико-механич. свойства по ОСТ 2£б4. Характеристика сырья, условия обжига и /Свойства продукта — см. Цемент. Процессы схватывания и твердения гидравлической извести (в силу наличия большого количества свободно^ извести СаО и бедных известью силикатов и алюминатов проходят по двум направлениям: с одной стороны, СаО реагирует с углекислотой воздуха в присутствии влаги, а с другой, — силикаты и алюминаты извести, медленно гидратизируясь, дают водные бедные известью силикаты и алюминаты, схватывающиеся и твердеющие. Примененйе гидравлическая известь находит при бутовой и рядовой кладке, штукатурке и др. 2) Рома н-ц е м е н т— продукт тонкого перемола обожженных при ί°, не доводящей материал до спекания, природных известковых или магнезиальных глинистых мергелей. Характеристика сырья, условия обжига перемола и свойства продукта — см. Цемент. Схватывание и твердение роман-цемента, отличаясь быстрым началом и замедленным концом схватывания, объясняется присутствием небогатых известью алюминатов и силикатов. Первые дают быстрое начало схватывания, а вторые — его замедленный конец. Применение роман-цемент находит там же, где и гидравлдч. известь. 3) Портландцемент — продукт тонкого перемола клинкера, получаемого равномерным обжигом до спекания тщательно дозированных искусственных смесей материалов, содержащих СаС0₃ и глину. Характеристика сырья, условия обжига, перемола, твердения, сорта и свойства портландцемента — см. Цемент. Применение портландцемент находит во всех каменных, бетонных и железобетонных сооружениях, не подвергаемых действию минерализованных и морских вод.

4) Глиноземистый цемент — продукт тонкого перемола полученной обжигом до сплавления и спекания смеси материалов, богатых глиноземом с известью или известняком. Характеристика сырья, условия обжига, перемола, твердения, особенности и свойства глиноземистого цемента — см. Цемент. Глиноземистый цемент обладает устойчивостью против действия минерализованных и морских вод, т. к. не дает продуктов гидратации, способных образовать водный сульфоалюминат извести. Пониженная 1° (ниже 0°) не оказывает влияния на скорость схватывания его. Применение он находит“ при возведении сооружений, требующих быстрого твердения и быстрого их пуска в эксплуатю.

Б. Гидравлические вяжущие вещества, содержащие гидравлические добавки в количестве более 15%. 1) Г и д р а в л и ч е с к и е В. в.,

получаемые смешением портланд-цемента с гидравлич. добавками, а) Пуццоланов ый портланд-цемент — продукт совместного перемола портланд-цементного клинкера и кислой гидравлической добавки в количестве более 15%.

Перемол этой смеси с 2% гипса производится в цементных мельницах. Весовое количество добавки зависит от степени активности ее, а также качества клинкера. По сравнению с портландцементом пуццолановые портланд-цементы дают медленное твердение для сроков коротких и до 1—2 месяцев, после чего рост прочности быстрее увеличивается. В настоящее время для него установлено две марки: обыкновенного качества «0» и повышенного — «00». Характерной особенностью пуццоланового портланд-цемента является его устойчивость в отвердевшем состоянии против разрушительного действия минерализованной и морской воды в силу наличия в кислой гидравлической добавке растворимой кремнекислоты Si0₂, способной к образованию с продуктом гидратации портланд-цемента [гидратом извести Са(ОН) ₂] гидросиликата извести СаО · Si0₂ · пН₂0, что и обусловливает устойчивость отвердевших этих цементов в вышеназванных водах. Применение пуццолановый портланд-цемент находит при возведении различных видов бетонных и железобетонных сооружений, б) Шлак о-п о р т л а н д-ц е м е н т — продукт совместного перемола портланд-цементного клинкера и гранулированного основного доменного шлака (смотрите Цемент). Весовое количество высушенного шлака з-ды дают в пределах 50—70%. Целью обязательного быстрого охлаждения или грануляции основного доменного шлака является придание ему гидравлич. активности, что обусловливается застыванием его в состоянии отвердевшей жидкости без выкристаллизовывания в кристаллы и сохранением большого запаса тепловой и химич. энергии, в результате чего быстро охлажденный шлак -получает напряженное и неустойчивое состояние и способность к химич. взаимодействию с веществами, носящими щелочной характер (известь, портланд-цемент). Особенности шлако-портланд-цемента и его основные физико-механич. свойства близки к свойствам пуццоланового портланд-цемента, отличаясь от него еще более замедленным темпом схватывания и твердения.

2) Гидравлические вяжущие .вещества, получаемые смешением воздушной извести с гидравлическими добавками, а) Известно-в о-п уццолановый цемент — продукт теснейшего смешения порошка гашеной извести с предварительно измолотой в тонкий порошок кислой гидравлической добавкой. Весовое количество высушенной гидравлич. добавки колеблется 80—90%. В качестве кислых гидравлич. добавок применимы: пуццоланы, вулканич. пепел, пемза, вулканический туф, трасс, диатомит, трепел, си-штоф. Процесс схватывания и твердения известково-пуццоланового цемента происходит за счет химич. взаимодействия между известью и растворимой кремнекислотой кислой гидравлич. добавки в присутствии затворенной воды с образованием водного силиката извести СаО · Si0₂ · пН₂0 сначала в коллоидном состоянии и затем весьма медленно выкристаллизовывающегося. б) Известков о-ш лаков ый цемент — продукт теснейшего смешения порошка гашеной извести с предварительно тонко измолотым гранулированным доменным шлаком. Весовое количество гранулированного доменного шлака берется 80—90% и соответственно извести 20—10%. Процесс схватывания и твердения известково-шлакового цемента происходит вследствие реакции между известью и растворимой кремнекислотой шлака в присутствии воды. в) Известков о-з ольный цемент — продукт теснейшего смешения порошка гашеной извести с предварительно тонко измолотой сухой золой каменных углей или горючих сльанцев при сжигании их на колосниковых решетках или же продукт их совместного^ перемола. Весовое количество указаннш5^""£олы по ОСТ 4739 берется 50—80% и^вбответственно извести 50—20%. Процесс схватывания и твердения его происходит так Же, как известково-пуццоланового цемента. г) Г л и н и т-ц е м е н т — продукт совместного /перемола обожженной при 750—800° глины с гашеной известью и с добавкой природного двуводного гипса. Применяемые глины по составу /разнообразны: от богатой глиноземом и углекислым кальцием до обыкновенной кирпичной. Увеличение количества глинозема или СаС0₃в применяемой глине обусловливает повышенную механическую прочность продукта. Весовое количество обожженной глины берется 75—85% и извести “25—15%. Процесс схватывания и твердения глинит-цемента происходит в силу химич. взаимодействия между известью и растворимой кремнекислотой обожженной глины в присутствии воды. Рассмотренные известково-пуццола-новые цементы и глинит-цемент при отвердевании в условиях воздушного хранения, будучи неплотного строения, подвергаются высыханию, карбонизации и понижению прочности. Напротив того, влажностные условия способствуют удержанию в них постоянной прочности. Применение находят при кладке, штукатурке, изготовлении камней и для неответственных сооружений, но для железобетонных сооружений совершенно неприменимы.

В. Гидравлические вяжущие вещества из гидравлических добавок. Шлаковый бесклинкерный цемент — продукт совместного перемола гранулированных основных доменных шлаков совместно с ускоряющими твердение шлака минеральными веществами (обожженный до 800—900° доломит, ангидрит, гипс, поваренная соль, растворимое стекло и др.). Характеристика этого цемента, его приготовление и свойства—см. Цемент.

III. Гидравлические добавки делятся по химич. составу на кислые и основные. А. Кислые гидравлические добавки — естественные или искусственные материалы, в составе которых преобладают кремнезем и глинозем; затворенные в порошкообразном состоянии водой они самостоятельно не твердеют, но в смеси с воздушной известью придают ей гидравлич. свойства. 1) Естественные добавки, а) Вулканического происхождения: пуццоланы и пеплы — по роды рыхлого строения, трассы — породы плотные, туфы — породы пористые; б) осадочного происхождения: трепелы — рыхлые кремнеземистые породы в виде скопления мельчайших неправильных зерен; диатомиты — рыхлые кремнеземистые породы в виде скопления мельчайших панцырей организмов. 2) Искусственные добавки: а) це-мянки, или глинистые материалы, обожженные и измельченные в тонкий порошок; б) си-штоф— богатый кремнекислотой отход переработки глин на глинозем; в) кислые гранулированные доменные шлаки — отходы доменного производства с

СаО 4- MgO

шлаковым модулем -_д “, меньшим еди-

ыо.^-j- AI 2О3

ницы; г) золы каменных углей и горючих сланцев.

Б. Основные гидравлические добавки — вещества, в составе которых пре обладают основные окислы СаО и MgO; к ним относятся гранулированные основные доменные шлаки, которые в порошкообразном состоянии затворенные водой способны медленно твердеть, но в смеси с воздушной известью значительно быстрее схватываются и твердеют; они должны обладать гидравлическим модулем, большим единицы.

Лит.: К инд В., Специальные цементы, М.—Л.,. 1931; Июль Г., Химия цемента в теории и практике, пер. с нем., Л., 1931; Дементьев К., Технология строительных материалов, 3 изд., ч. 1 и 2, Баку, 1930;. Будников П., К исследованию гипса, Л., 1930; Общесоюзные стандарты на вяжущие вещества; К и н д В. и Окороков С., Строительные материалы, 1934, М.—Л.; Тарарин В., Гидравлические вяжущие вещества и их производство, 1934, М.—Л.; Строительная индустрия, т. 4; Строительные материалы, ч. 1, 1934, М.—Л.; Ш о х К., Строительные вяжущие вещества, ч. 1 и 2, пер. с нем., 1934, М.—Л.; К ii h 1 Н. и. К η о t-h e W., Die Chemie d. hydraulischen Bindemittel, Lpz., 1915: D orsch K., Chemie d. Zemente, B., 1932;

Kiihl H., MOrtelstoffe, Ullm. Enz., 2. Aufl., B. 5; Eckel E., Cements, Limes a. Plasters, 3 ed., N. Y., 1928; Журналы: «Цемент», Москва; «Строительные материалы», Москва; «Zement», В.; «Tonindustrie Ztg», В.; «Rock Products», Chicagp; «Le Ciment», P.; «Cernent a. Cement Manufacture», L.; «Revue de mat6riaux de construction et de travaux publics», P. В. Тарарин.