Классификация вяжущих материалов - добавки
Строительными минеральными вяжущими материалами называют тонкоизмельченные порошкообразные вещества, которые при затворении водой образуют пластичное тесто, способное с течением времени в результате физико-химических процессов затвердевать и переходить в камневидное состояние. Это свойство минеральных вяжущих материалов используют при изготовлении строительных растворов и бетонов, безобжиговых искусственных каменных материалов, изделий и конструкций.
Минеральные вяжущие материалы разделяют на воздушные и гидравлические.
Воздушные вяжущие характеризуются тем, что, будучи смешанными с водой, способны затвердевать, длительное время сохранять и повышать свою прочность только на воздухе. К ним относятся воздушная известь, кислотоупорный цемент, гипсовые и магнезиальные вяжущие, жидкое стекло и др. В условиях повышенной влажности воздушные вяжущие значительно снижают или совершенно теряют свою прочность.
Гидравлические вяжущие — материал, спсобный затвердевать, длительное время сохранять и повышать свою прочность не только на воздухе, но и в воде. К ним относятся гидравлическая известь, цементы (кроме кислотоупорного), специальные цементы, извест- ково-шлаковые вяжущие.
Добавки. Для снижения расхода вяжущих и регулирования их свойств применяются минеральные природные и искусственные и органические добавки, которые делятся на добавки активные минеральные, добавки-наполнители, добавки — ускорители твердения и замедлители схватывания вяжущих, поверхностно-активные добавки.
Активные минеральные добавки представляют собой тонкоизмельченные природные или искусственные минеральные вещества, которые при смешивании или совместном помоле с вяжущими придают им способность к гидравлическому твердению или повышают стойкость вяжущих в агрессивной среде.
Природные активные минеральные добавки получают помолом диатомитов, трепелов, опок, туфа, пемзы, вулканического стекла. К искусственным активным минеральным добавкам относят: доменные гранулированные шлаки, отходы глиноземного производства — белитовый (нефелиновый) шлам, топливные золы, керамические отходы. Активные минеральные добавки измельчают до такого состояния, когда при просеивании пробы через сито № 008 (диаметр отверстия 0,08 мм) остаток не превышает 15% массы пробы.
Добавк и наполнители разделяются на природные, получаемые из горных пород (известняка, песка, глины, изверженных горных пород), и искусственные, получаемые из промышленных отходов (шлаки, золы и т. п.).
Поверхностино-активные (пластифицирующие) добавки разделяются на гидрофильно-пластифицирующие и гидрофобно-пластифицирующие. К первым относятся концентраты сульфитно-дрожжевой бражки (СДБ), ко вторым относятся поверхностно-активные водоотталкивающие органические вещества: мылонафт, асидол, олеиновый петролатум.
Для замедления гашения н процесса твердения извести используют тонкомолотый гипсовый камень в количестве до 5% массы извести или поверхностно-активные добавки до 0,3% массы извести. К замедлителям схватывания гипсовых вяжущих относятся поверхностно-активные добавки, содержание которых не должно быть более 0,3% массы гипса.
Для возведения зданий и сооружений используют различные штучные материалы: кирпичи, блоки, панели. Чтобы здание было прочным, штучные материалы связывают в единую монолитную конструкцию. Для этой цели служат вяжущие материалы. Кроме того, вяжущие материалы (далее для краткости именуемые «вяжущие») — основной компонент бетонов, в которых они соединяют воедино зерна заполнителей (песка и щебня). Без преувеличения можно сказать, что вяжущие в современном строительстве — главнейший строительный материал и одновременно сырье для получения других материалов и изделий.
Простейшие вяжущие — глина, гипс, известь — применялись с древнейших времен, но из-за неводостойкости они полностью не отвечали требованиям строительства. В XVIII в. начинается производство гидравлических (водостойких) вяжущих: сначала романцемента, а потом и портландцемента. В современном строительстве применяют большое количество неорганических и органических (битумных, полимерных) вяжущих, обладающих самыми разнообразными свойствами.
Минеральными вяжущими называют порошкообразные вещества, которые при смешивании с водой образуют пластичную легкоформующуюся массу («вяжущее тесто»), постепенно затвердевающую до камневидного состояния. В зависимости от главнейшего свойства — отношения затвердевшего вяжущего к воде — различают воздушные и гидравлические вяжущие материалы.
Воздушные вяжущие способны твердеть и сохранять свою прочность только в воздушной среде, во влажной они теряют прочность. К этой группе относятся глина, гипсовые вяжущие, воздушная известь.
Гидравлические вяжущие способны затвердевать и сохранять свою прочность как в воздушной среде, так и во влажной. Для эффективного протекания процесса твердения необходимо, чтобы в твердеющем материале постоянно была влага. При недостатке влаги процесс твердения приостанавливается. К этой группе относятся гидравлическая известь, портландцемент и его разновидности.
Основные показатели качества вяжущих — прочность и скорость твердения.
Прочность вяжущих изменяется во времени, поэтому оценивают вяжущие по прочности, набранной за определенное время твердения в условиях, установленных стандартом. Этот показатель принимают за марку вяжущего. Например, марка гипсовых вяжущих определяется по прочности образцов спустя 2 ч после их изготовления, а портландцемента через 28 сут твердения во влажных условиях при температуре (20 ± 2) °С.
Скорость твердения — другая важная характеристика вяжущих. Наибольшей скоростью твердения обладают гипсовые вяжущие (они полностью затвердевают за несколько часов), наименьшей — воздушная известь: процесс ее твердения может длиться годы.
Принято различать две стадии в процессе твердения: схватывание и собственно твердение. Когда появляются признаки загустевания вяжущего теста и оно начинает заметно терять пластичность, говорят о начале схватывания. Сроки схватывания гипса 4…30 мин, портландцемента — несколько часов. Все операции по транспортированию и укладке смесей на основе вяжущих (бетонных и растворных смесей) должны заканчиваться до начала схватывания. Повторное перемешивание, особенно с добавлением воды, с целью придания пластичности схватившейся смеси приводит к существенному снижению прочности бетона или раствора.
Основы теории твердения вяжущих были разработаны акад. А. А. Байковым (1923). По этой теории в процессе твердения выделяют три стадии: подготовительную, кол-лоидации и кристаллизации.
В подготовительной стадии частицы вяжущего, соприкасаясь с водой, начинают растворяться с поверхности до образования насыщенного раствора и одновременно в растворе происходит гидратация — химическое присоединение воды к растворившимся молекулам вяжущего. Основная особенность вяжущих состоит в том, что растворимость исходных вяжущих веществ выше, чем растворимость образующихся гидратных соединений. Поэтому по мере прохождения гидратации раствор становится пересыщенным по отношению к вновь образовавшимся гидратированным веществам.
Как известно, пересыщенный раствор — неустойчивая система, поэтому из него начинают выпадать мельчайшие коллоидные частицы с образованием так называемого геля (студнеобразной массы), что внешне выражается в загустевании теста вяжущего, появлении начальной прочности (это и есть схватывание). Гель постепенно уплотняется, и в нем начинают образовываться кристаллы, которые, срастаясь один с другим, образуют жесткий скелет — вяжущее набирает прочность.
Указанные стадии не следуют одна за другой в строгой последовательности, а налагаются одна на другую. Это объясняется малой растворимостью вяжущих веществ. У некоторых вяжущих, например портландцемента, для полного растворения и гидратации частиц требуются годы. Однако большую часть прочности вяжущее набирает в начальный период твердения; со временем скорость твердения существенно снижается. Так, для портландцемента марочная прочность определяется после 28 сут твердения, хотя на этом процесс твердения не заканчивается.
Материалы для строительства - Классификация вяжущих материалов - добавки
Остались вопросы по теме - "Классификация вяжущих материалов - добавки", задайте их на