Глина та гіпсові в’яжучі речовини

Глина - осадова гірська порода, основні властивості якої визначаються властивостями найдрібніших частинок (менше 0,005 мм) глинистих мінералів.

Глинисті частки зазвичай мають пластинчасту будову і добре змочуються водою (гідрофільні). Завдяки великій питомій поверхні цих частинок глина здатна поглинати і утримувати велику кількість води (до 20. 30% по масі). При цьому вона розбухає і переходить в в'язкопластичний стан.

Глиняне тісто при висиханні через зближення частинок дає значну усадку. Щоб зменшити усадку і запобігти розтріскування, в глиняне тісто додають грубозернисті матеріали (пісок, тирса).

Відомо, що при повторному зволоженні глина знову розм'якшується, тому необхідно оберігати затверділий глиняний матеріал від впливу води.

Глину в якості місцевого в'яжучого раніше застосовували в сільському будівництві для штукатурних і кладок розчинів.

Завдяки високій пластичності і здатності утримувати воду глину використовують як пластифицирующей добавки до цементу в будівельних розчинах.

У будівництві та промисловості здавна застосовують гіпсові в'яжучі матеріали - будівельний гіпс, формувальний і високоміцний, естріх-гіпс.

У будівельній практиці гіпс іноді називають алебастром (від грец. Alebastros - білий). Ці мінеральні в'яжучі повітряного твердіння утворюються шляхом теплової обробки і помелу сировини, що містить дво-водний або безводний сульфат кальцію.

Виробництво. При нагріванні природного двуводного гіпсового каменю відбувається часткова його дегідратація, при цьому утворюється напівводяний сульфат кальцію р-модифікації

Випал тонкоизмельченного природного гіпсу протікає при низьких температурах (ПО. 180 ° С) в котлах; кристаллизационная вода при цьому виділяється у вигляді водяної пари, тому говорять, що гіпс «варять» в котлі.

З полуводного гіпсу CaS04 # 9632; 0,5Н2О складаються всі нізкообжіговие гіпсові в'яжучі. Міцність при стисненні підлозі водного гіпсу невисока - 2. 25 МПа, щільність - 2600. 2750 кг / м3, насипна щільність -800. 1000 кг / м3; колір порошку - білий або сірий.

Твердіння. Порошок гіпсового в'яжучого, зачинених водою, утворює пластичне тісто, яке швидко схоплюється і твердне, при цьому напівводяний (будівельний) гіпс приєднує воду і перетворюється в двуводний

Реакція гідратації протікає швидко, з виділенням теплоти і закінчується через кілька хвилин після замішування.

Будівельний гіпс має ряд особливостей: швидко схоплюється і твердне, має підвищену водопотребностью і пористістю, в початковий період твердіння збільшується в об'ємі, має низьку водостійкість, схильний до деформацій повзучості.

Для освіти пластичного гіпсового тесту вимагається 50. 60%, а для гідратації - 20% води від його маси. Для гіпсу проблема зниження водопотребности і відповідно зменшення пористості і підвищення міцності була вирішена шляхом отримання гіпсу термообробкою нема на повітрі, а в середовищі насиченої пари (в автоклаві при тиску 0,3. 0,4 МПа) або в розчинах солей (СаС12, MgCl2 і ін.). У цих умовах утворюється інша кристалічна модифікація полуводного гіпсу -а-гіпс, що має вопотребность 30. 40%.

Гіпс а-модифікації називають високоміцним, так як завдяки зниженій водопотребности він утворює при твердінні менш пористий і більш міцний камінь, ніж звичайний гіпс Р-модифікації. Через труднощі виробництва високоміцний гіпс не знайшов широкого застосування в будівництві.

Властивості. По термінах схоплювання і твердіння гіпсові в'яжучі поділяють на три групи: А - швидкотверднучі (початок схоплювання - не раніше 2 хв, кінець - не пізніше 15 хв), Б -нормальнотвердеющіе (початок схоплювання - не раніше 6 хв, кінець - не пізніше 30 хв ), В - повільнотвердіючими (початок схоплювання - не раніше 20 хв, кінець не нормується).

Уповільнюють схоплювання гіпсових в'яжучих введенням в гіпсове тісто розчинів столярного клею, лигносульфонатов технічних (ЛСТ) та інших добавок.

Міцність гіпсових в'яжучих визначають за результатами випробування зразків-балочок розміром 40x40x160 мм з гіпсового тесту нормальної густоти через 2 години після виготовлення. За цей час гідратація і кристалізація в'яжучого завершуються.

За межі міцності при стисненні і вигині гіпсові в'яжучі поділяють на 12 марок: від Г-2 до Г-25. Марку визначають за межі міцності при стисненні і вигині

Для виготовлення будівельних виробів використовують в основному гіпсові в'яжучі марок від Г-2 до Г-7.

Щільність затверділого гіпсового каменю низька (1200. 1500 кг / м3) через значну пористості. Висока пористість пояснюється тим, що для отримання пластичного удобоукладиваемой тесту при замішуванні гіпсових в'яжучих води беруть в два-три рази більше, ніж потрібно для гідратації напівводного гіпсу. Після затвердіння в гіпсових в'яжучих залишається значна кількість вільної води (до 30% від маси гіпсу). Такий вологий гіпсовий камінь характеризується зниженою міцністю. Для підвищення міцності надлишок води видаляють висушуванням гіпсових виробів при температурі не більше 70 ° С.

Гіпсове в'язке - одне з небагатьох в'яжучих, що розширюються при твердінні (збільшення в обсязі досягає 0,2%). Здатність розширюватися дозволяє застосовувати гіпсове в'язке (на відміну від більшості інших в'яжучих) без наповнювачів, не боячись трещинообразования від усадки. Введенням в гіпсове тісто органічних (тирса, стружки) або мінеральних пористих (керамзит, аглопорит) наповнювачів можна знизити щільність і вартість виробів з гіпсу.

Недолік гіпсових в'яжучих - гігроскопічність, яка разом з низькою водостійкістю призводить до втрати міцності гіпсових виробів у вологих умовах і до корозії сталевої арматури.

Застосування. В штукатурних роботах застосовують гіпсові в'яжучі всіх марок, середнього і тонкого помелу, нормального і повільного схоплювання. Добавка гіпсових в'яжучих прискорює схоплювання вапняно-піщаних paci злодіїв і підвищує міцність штукатурного шару, надає його поверхні гладкість і білизну. Гіпсові в'яжучі марок Г-2. Г-7 застосовують для виготовлення гіпсових деталей і гіпсобстонних виробів: панелей для перегородок, листів сухої штукатурки, розчинів для внутрішньої штукатурки і гипсоцементно-пуцоланових в'яжучих; марок Г-5. Г-25 тонкого помелу з нормальними термінами схоплювання - для виготовлення форм і моделей порцелянових, фаянсових та інших керамічних виробів (формувальний гіпс). Гіпсові в'яжучі служать основою для приготування мастик для приклеювання гіпсокартонних листів.

Ангідритного в'яжучий і високообжіговий гіпс - повільний-носхвативающіеся і повільнотвердіючими в'яжучі, що складаються з безводного сульфату кальцію CaS04 і активизаторов твердіння.

Безводний сульфат кальцію існує в природі у вигляді мінералу - ангідриту, проте навіть в тонкоразмолотом стані він не виявляє в'яжучих властивостей.

Ангідритовий цемент отримують випаленням природного гіпсу при 600. 700 ° С до повної дегідратації, т. Е. До освіти ангідриту з подальшим помелом з добавками мінеральних речовин; можливо також використання природного ангідриту, що піддається тільки сушінні та розмелюванню. Використовують лужні активізатори: вапно (3. 5%) або основні шлаки (10. 15%) і розчинні сульфати: Na2S04, Al2 (S04) 3, FeS04 і ін. (0,5. 1%). У присутності зазначених добавок ангідрит взаємодіє з водою і набуває здатності схоплюватися і тверднути. Межа міцності при стисненні у ангідритного цементу складає 10. 20 МПа, початок схоплювання наступає не раніше 30 хв, кінець - не пізніше 24 год.

Високообжіговий гіпс (естріх-гіпс) одержують при випалюванні гіпсової сировини при температурі 850. 900 ° С. При цьому відбувається його часткова дисоціація з утворенням СаО, який служить активизатором твердіння ангідриту. Тонкоізмельчен-ний порошок і є високообжіговим гіпсом (естріх-гіпсом). Початок схоплювання тесту з естріх-гіпсу настає не раніше ніж через 2 год, кінець схоплювання не нормується.

Завдяки зниженою водопотребности (у естріх-гіпсу вона становить 30. 35% проти 50. 60% у звичайного гіпсу) естріх-гіпс після затвердіння утворює більш щільний і міцний матеріал. За міцністю при стисканні зразків-кубів розрізняють марки естріх-гіпсу 100, 150 і 200. Його застосовують для виготовлення декоративних та оздоблювальних матеріалів і виробів, наприклад штучного мармуру, штукатурних розчинів і ін.

Перевозять гіпсові в'яжучі в мішках або без упаковки, навалом. При цьому їх захищають від зволоження та забруднення. Навіть при зберіганні в сухих умовах гіпсові в'яжучі швидко втрачають активність, так як мають високу гігроскопічність (після трьох місяців зберігання втрата активності становить приблизно 30%).

9.8. магнезіальні в'яжучі

Магнезіальні в'яжучі речовини (Каустичний магнезит MgO і Каустичний доломіт MgO + СаСОз) - тонкодисперсні порошки, активною частиною яких є оксид магнію.

Отримують магнезіальні в'яжучі помірним (до 750. 850 ° С) випалюванням магнезиту (рідше - доломіту). При цьому карбонат магнію дисоціює з утворенням оксиду магнію

MgC03 - »MgO + С02,

а карбонат кальцію СаСОе (в доломіті) залишається без зміни і є баластної частиною в'яжучого. Обпалений продукт розмелюють.

При замішуванні водою оксид магнію гідратіруется дуже повільно, проявляючи слабкі в'яжучі властивості. Магнезіальні в'яжучі прийнято зачиняти розчином хлориду (сульфату) магнію або кислот (НС1 або H2S04). В цьому випадку гідратація протікає значно швидше

а отримується після замішування в'яжучий іменується цементом Сореля. Крім того, можливе утворення гідрату оксихлорида магнію (3MgO • MgCl2 • 6Н20), що ущільнює утворюється матеріал. Ставлення MgCl2: MgO в в'язкому беруть зазвичай по масі -1: 2 або 1. 4.

Терміни схоплювання каустичної магнезиту залежать від температури випалу і тонкості помелу і зазвичай знаходяться в межах: початок - не раніше 20 хв; кінець - не пізніше 6 год. Твердіння починається інтенсивно, і через 1 добу. в'яжучий досягає міцності 10. 15 МПа; через 28 діб. повітряного твердіння міцність становить 30. 50 МПа. У жорстких сумішах міцність може досягати 100 МПа.

У каустического доломіту терміни схоплювання великі, а показники міцності нижче (наприклад, КСЖ через 28 діб. Становить 10. 30 МПа).

Магнезіальні в'яжучі речовини характеризуються підвищеною міцністю зчеплення з кам'яними і дерев'яними матеріалами, особливо міцністю на розрив. Тому їх застосовують в абразивному виробництві для виготовлення жерното-чільних кіл, брусів та ін. Головне їх призначення в будівництві - виготовлення ксилоліту для безшовних підлог або фибролита для виробництва теплоізоляційних виробів і перегородок. Такі підлоги циклюють, їх можна натирати мастиками, по теплозасвоєння вони близькі до паркетних підлог. Хоча перспектив у магнезіальних в'яжучих через дефіцитності сировини (магнезіти необхідні для отримання вогнетривів) немає, вони знаходять застосування тільки в окремих областях будівництва.

Сьогодні, коли перспективність технології, визначається перш за все ціною, використання цього матеріалу на заводах, складах, підприємствах торгівлі, тваринницьких комплексах і житлових приміщеннях обіцяє стати широкомасштабним. В результаті проведених досліджень магнезіальних бетону вдалося надати високу декоративність (пігменти забарвлюють бетон в різні чисті кольори). Це дозволило не тільки влаштовувати кольорові підлоги, які не поступаються за зовнішнім виглядом кам'яних поверхонь, але і налагодити випуск декоративних архітектурно-художніх плит (стандартні розміри 1200x600 мм) і інших деталей (сходи, підвіконня). Плити являють собою одношарові самонесучі панелі з кольоровою блискучою поверхнею, що імітує природний камінь (мармур, граніт, малахіт і інші). Вони легко піддаються механічній обробці і мають високі теплостійкість і звукопоглинанням.