Презентація "Випробування неорганічних в’яжучих речовин"

Дніпропетровськийрегіональний центрпрофесійно – технічної освіти Випробування неорганічних в’яжучих речовин(Теоретичний матеріал до лабораторних робіт)

1. Визначення і класифікація неорганічних в’яжучих матеріалів. 2. Повітряні в’яжучі матеріали. Технологія виготовлення, вплив високих температур на властивості твердих будівельних розчинів. 3. Гідравлічні в’яжучі матеріали. Технологія виготовлення, вплив високих температур на властивості твердих будівельних розчинів. Питання на розгляд:

Визначення: Неорганічні в’яжучі речовини – це матеріали, які при змішуванні з водою або розчинами солей, лугів та кислот утворюють пластичну тістоподібну речовину, яка з часом, в результаті фізико- хімічних процесів переходить у твердий стан. В’яжуча речовина скріплює між собою камені, зерна піску, гравію, щебеня. Завдяки даній властивості, в’яжучі речовини використовують для виготовлення бетонів, будівельних розчинів, а також штучних необпалених кам’яних матеріалів.

Найбільше визнання в світі має класифікація, за якою неорганічні в’яжучі речовини поділяються на: Повітряні в’яжучі – це матеріали, які тверднуть і зберігаютьміцність тільки на повітрі (повітряне вапно, гіпс, рідке скло: калієве і натрієве – К2 О·n О2; Na2 O·n Si. O2).2) Гідравлічні в’яжучі – це матеріали, які здатні тверднути і зберігати свою міцність не тільки на повітрі, а і у воді (портландцемент, шлаковий, пуцолановий, глиноземистий цементи). Особливість в’яжучих полягає в тому, що їх міцність набувається з часом: гіпс набуває міцності за 2 години, портландцемент за 28 діб, а повітряне вапно – десятиліттями може набувати міцності).3) Автоклавні в’яжучі – це матеріали, які твердіють або тільки в умовах автоклава (тиск насиченої водяної пари 0,8...1,5 МПа і температура 175...200°С), або в таких умовах, коли значно інтенсифікується процес їх твердіння. (вапняно- кремнеземисті, вапняно- пуцоланові, вапняно- зольні, вапняно- шлакові і інші в'яжучі такого типу). Класифікація:

Повітряне вапно є продуктом помірного обпалу вапняків, які вміщують в себе не більш ніж 6 % домішок (доломіту, кварцу, глини, гіпсу). В результаті обпалу (при температурі 1000-1200°С) утворюється продукт білого кольору, який називається негашене комове вапно. Залежно від характеру подальшої обробки розрізняють такі види повітряного вапна: негашене мелене вапно, гашене (гідратне) вапно, вапнякове тісто, вапнякове молоко. Са. СО3 + T°C (1000-1200°C) → Ca. O + CO2↑, де Са. О – негашене вапно, має шпаристу структуру. Мелене негашене вапно транспортують у герметично закритих металевих контейнерах або мішках. Зберігати його можна не більше як 15 діб на сухих складах, оскільки внаслідок поглинання вологи з повітря воно втрачає в’яжучі властивості. При поливі водою відбувається гашення вапна за реакцією: Са. О + Н2 О → Са (ОН)2 + Q, де Са (ОН)2 – гашене вапно. Залежно від того, скільки води витрачається для гашення, отримують три різні продукти: - якщо кількість води становить біля 70 % від маси вапна отримують гідратне вапно (вапно– пушонку), яке збільшується в об’ємі в 2…3,5 рази і має насипну густину 400…450 кг/м³; якщо кількість води при гашенні досягає 200…250% від масивапна, то утворюється пластичне вапнякове тісто; при витраті ще більшої кількості води утворюється вапняковемолоко. Твердіння вапнякових розчинів обумовлюється випаровуванням води, а також карбонізацією поверхні розчину на деяку глибину: Са (ОН)2 + СО2 → Са. СО3 + Н2 О↑ Вапно використовується для виготовлення будівельних розчинів в суміші з піском або іншими заповнювачами, так як чисте вапнякове тісто або молоко – залежно від кількості води, розтріскується із-за великої усадки. Вапно, крім виготовлення будівельних розчинів використовується для виробництва силікатної цегли і силікатних бетонів і в якості в’яжучого для вапняних фарб. При дії високих температур на тверді вапнякові розчини відбувається їх дегідратація (відщеплення води) і дисоціація (розкладання) Са. СО3 Са (ОН)2 + 580°С → Са. О + Н2 О Са. СО3 + 900°С → Са. О + СО2 Са. О – речовина, схильна до сторічної гідратації, при цьому збільшуючи свій об’єм і руйнуючи вапняковий твердий розчин. Значне зниження міцності твердого вапнякового розчину спостерігається вже при температурі 500 - 600°С. При температурі 900°С розчин повністю втрачає міцність. Теоретичні данні: Повітряні в’яжучі

Визначення вмісту активних Са. О і Mg. ОВизначення виходу вапняного тіста. Визначення строку і температури гасіння вапна. Визначення негашених зерен вапна. Теоретичні данні: Повітряні в’яжучі

Будівельний гіпс є повітряним в’яжучим, яке отримують завдяки термічній обробці природного гіпсового каменю. При температурній обробці природний двоводяний гіпс розпадається по реакції: Са. SO4 ▪ 2 H2 O → Са. SO4 ▪ 0.5 H2 O + 1.5 H2 O, де Са. SO4 ▪ 0.5 H2 O – будівельний гіпс. Природний гіпсовий камінь складається з гіпсу Са. SO4 ▪ 2 H2 O і домішок кварцу, кальциту, каолініту (глини). Якість тим вища, чим менше домішок. Можуть застосовуватись в якості сировини також глинисто– гіпсові породи і сульфатні відходи хімічної промисловості. Залежно від температури термічної обробки гіпсові в’яжучі поділяють на: - низьковипалювальні (110…180 ºС); - високовипалювальні (600…1200 ºС). При отриманні низьковипалювальних гіпсових в’яжучих основним є процес часткової дегідратації гіпсу. В умовних позначеннях вказується марка гіпсового в’яжучого за міцністю, група по строкам тужавлення та тонкості помелу. Наприклад, Г-5 АІІ – гіпс марки Г5, швидкотвердіючий (А) середнього помелу (ІІ). При змішуванні з водою (60-70 %) утворюється гіпсове тісто, яке швидко твердне: Са. SO4 ▪ 0.5 H2 O + 1.5 H2 O → Са. SO4 ▪ 2 H2 O При висушуванні міцність гіпсу підвищується і може досягати 20 МПа. Сушать гіпсові вироби при температурі не більше 60–70ºС. В перший період твердіння гіпс розширюється на 0,05…0,15 %, а при подальшому висиханні дає усадку. Здатність твердіючого гіпсу збільшуватися в об’ємі використовується при отриманні виливок різних архітектурних деталей. Для затверділого гіпсу характерні пластичні деформації під навантаженням (повзучість), особливо у зволоженому стані. Будівельний гіпс застосовується для виробництва перегородкових плит і панелей, листів для обшивки стін і перекриттів (гіпсової сухої штукатурки), теплих звукоізоляційних плит, вентиляційних коробів, для штукатурних, ремонтних робіт і т.п. Гіпсові вироби можуть експлуатуватися при відносній вологості повітря не більше 60%. Водостійкість гіпсових виробів підвищується з введенням 5…25% вапна, гранульованого доменного шлаку, при додаванні деяких добавок, просоченні карбамідними смолами, кремнійорганічними рідинами і т. п. При нагріванні гіпсового каменя починається його дегідратація з руйнацією структури та втратою міцності за реакцією: Са. SO4 ▪ 2 H2 O → Са. SO4 + 2 H2 O. При 100°С міцність зменшується до 46% від початкової в гарячому стані і Теоретичні данні: Теоретичні данні: Повітряні в’яжучі

до 67% після охолодження. При підвищенні температури до 200°С міцність гіпсового каменя в гарячому стані знижується до 40% і в охолодженому до 51% від початкової. В інтервалі температур 200-300ºС міцність гіпсу хоча і не змінюється, проте з’являються в великих кількостях волосяні тріщини. При 400°С міцність складає 39% в гарячому та 23% після охолодження від початкової. При 700°С міцність знижується до 0 в гарячому та зростає до 17% після охолодження. Якщо температура і надалі зростатиме (близько 900ºС) відбувається розпад сульфату кальцію за реакцією: 2 Са. SO4 → 2 Са. О + 2 SO2 + O2. Утворений окис кальцію здатен до вторинної гідратації зі значним збільшенням об’єму, що і призводить до повного руйнування гіпсового каменя. Гіпс є дуже чутливим до нагрівання: при 100°С його міцність зменшується вдвічі. В той же час твердий гіпсовий камінь має дуже високі теплоізоляційні властивості. Густина гіпсового тіста. Визначення строку тужавлення гіпсового тіста. Визначення тонинипомолу гіпсу. Визначення видів в‘яжучих по зовнішньому виду Теоретичні данні: Повітряні в’яжучі

Портландцемент – гідравлічне в’яжуче, яке отримують завдяки сумісного тонкого подрібнення клінкера і необхідної кількості двоводневого гіпсу (для регулювання терміну тужавіння й підвищення міцності). Активні домішки – це речовини, які при змішуванні з вапном після затворення водою утворюють тісто, схильне після затвердіння на повітрі продовжувати тверднути у воді. Активні мінеральні домішки бувають природні та штучні. До природних домішок відносять діатоміт, трепел, вулканічний попіл, пісок, пемзи, туфи. До штучних – доменні шлаки, золи та інші. У практиці світового будівництва портландцемент є головним матеріалом для виробництва бетону, залізобетону та будівельних розчинів. Світове виробництво цементу перевищує 1,8 млрд. т. Портландцемент випускається без домішок і з активними мінеральними домішками (до 15 %). Для отримання портландцементу використовують природні суміші вапняку з глиною – мергелі. Крім мергелю в якості сировини для отримання цементу використовують усі види вапняків і крейди. Другим компонентом є глина (каолініт), що містить кремнезем (Si. O2), глинозем (Al2 O3) та оксид заліза (Fe2 O3). Процес отримання цементу складається з таких операцій: 1) добування сировини; 2) підготовка сировини до відпалу; 3) відпал (отримання клінкеру); 4) подрібнення клінкеру в тонкодисперсний порошок; 5) вилежування цементу. Співвідношення між вапняком і глиною встановлюється розрахунком залежно від потрібного хімічного складу цементу і звичайно складає: Са. СО3 – 75-78% (Si. O2 + Al2 O3 + Fe2 O3) – 22-25%. Можливі два основних способи виробництва портландцементу – мокрий і сухий. При найбільш поширеному в нашій країні мокрому способі в процесі подрібнення сировинних матеріалів вводиться вода, і сировинна суміш поступає на відпал у вигляді водяної суспензії – шламу вологістю 33…42%. Введення води в сировинну суміш полегшує її помел, досягається висока однорідність, однак при цьому (в 1,5…2 рази) підвищується витрати палива. При сухому способі сировинні матеріали після подрібнення висушуються і поступають на відпал в порошкоподібному або гранульованому вигляді. Цей спосіб завдяки високим техніко-економічним показникам отримує все більше поширення. Після складного процесу виробництва до складу портландцементу головним. Теоретичні данні: Гідравлічні в’яжучі

чином входять такі мінерали: Беліт – 2 Са. О · Si. O2 повільно тверднуча речовина середньої міцності. Аліт – 3 Са. О · Si. O2 + 3 Ca. O · Al2 O3 (трикальцієвий силікат з невеликою кількістю трикальцієвого алюмінату) – швидко тверднуче в’яжуче високої міцності. Чим більше аліту – тим міцніше цемент. Целіт – 3 Ca. O · Al2 O3 + 4 Ca. O · Al2 O3 · Fe2 O3 – найшвидше твердне, але має невисоку міцність. Істинна густина портландцементу 3000…3200кг/м³, насипна густина в розсипчастому стані складає 900…1100, а в ущільненому – 1400…1700 кг/м³. При заповненні портландцементу водою утворюється пластичне цементне тісто, яке потім починає тверднути. Поступово тверднучий цементний камінь являє собою дуже складну речовину із кристалічних і мікрокристалічних гідратних утворень (гідросилікати кальцію, гідроалюмінати кальцію, гідросульфоалюмінати кальцію, гідроксид кальцію), не прореагувавших ще з водою цементних зерен, тонкорозподілених води і повітря. Основними фізико– механічними властивостями портландцементу є водопотреба, строки тужавіння, рівномірність зміни об’єму і міцність. Водопотребу цементів оцінюють кількістю води замішування в процентах від маси цементу, необхідної для утворення тіста нормальної густоти. Тужавіння – це перша стадія твердіння цементного тіста. Процес твердіння портландцементу супроводжується зміною об’єму в результаті деформацій усадки на повітрі чи набуханні у воді. При цьому обов’язковою вимогою є рівномірність зміни об’єму цементу. Важливою якістю цементу, яка визначає його придатність до виготовлення бетонів і розчинів, є міцність, яку визначають випробуванням зразків– балочок розміром 4×4×16 см на стиск. Границя міцності при стиску зразків, які тверділи протягом 28 діб, називається активністю цементу, а значення активності, округлене в бік зменшення (визначене в кгс/см²), – маркою цементу. Згідно зі стандартами України встановлені марки портландцементу: М300, М400, М500, М550 і М600. Згідно з державним стандартом, який діє в Україні (ДСТУ Б В.2.7–46–96), цементи загальнобудівельного призначення поділяють на 5 типів за речовинним складом і міцністю на стиск в 28-добовому віці: Тип І – портландцемент (від 0 до 5% мінеральних добавок, марки М300, М400, М500, М550, М600); Тип II – портландцемент з добавками (від 6 до 35% мінеральних добавок), Теоретичні данні: Гідравлічні в’яжучі

марки М300, М400, М500, М550, М600; Тип III – шлакопортландцемент (від 36 до 80% доменного гранульованого шлаку), марки М300, М400, М500; Тип IV – пуцолановий цемент (від 21 до 55% мінеральних добавок), марки М300, М400, М 500; Тип V – композиційний цемент (від 36 до 80% мінеральних добавок), марки М300, М400, М500. За міцністю в ранньому віці (після двох або семи діб тверднення) цементи марок М400 і М500 поділяють на два види: цемент із звичайною міцністю в ранньому віці і швидкотверднучий. При умовному позначенні цементу вказують його тип і спеціальні ознаки (висока міцність в ранньому віці – Р; пластифікація і гідрофобізація – ПЛ, ГФ; нормованість мінералогії – Н). Наприклад, портландцемент марки 400 з добавкою до 20% шлаку, пластифікований, швидкотверднучий позначається ПЦ–ІІ–Н–400 Р– ПЛ ДСТУ Б В.2.7–46–96. Твердіння портландцементу залежить в значній мірі від температурно- вологісних умов. Так, пониження температури від 20°С до 5ºС сповільнює твердіння в 2…3 рази, а підвищення до 80°С збільшує швидкість гідратації в 6 разів. При температурах нижчих –10°С гідратація цементу практично припиняється. Нормальне протікання процесів твердіння можливе лише при достатній вологості середовища, підвищення температури не повинно супроводжуватися висиханням. Прискорення фізико-хімічних процесів твердіння портландцементу при тепловій обробці (пропарювання, електропрогрів та ін.) дозволяє отримувати в короткий строк бетонні і залізобетонні вироби з необхідною відпускною міцністю. Сульфатостійкі цементи. До цієї групи цементів входять сульфатостійкі портландцемент та портландцемент з мінеральними добавками, пуцолановий портландцемент та сульфатостійкий шлакопортландцемент. Цементи з добавками поверхнево активних речовин (ПАР). До портландцементів різних видів та марок при подрібненні дозволяється вводити ПАР у кількості не більше 0,3% за масою. В процесі подрібнення цементу ПАР адсорбуються на його зернах та надають йому ряд властивостей. Розрізняють гідрофілізуючі та гідрофобізуючі ПАР. Безусадочні, розширні та напружуючі цементи. Для звичайних цементів при твердінні на повітрі характерна усадка, яка викликає розтягуючі напруження в бетоні навіть до утворення тріщин. Для запобігання виникнення цих недоліків використовують багатокомпонентні в’яжучі речовини спеціального призначення, що здатні до розширення. Вони склада- Теоретичні данні: Гідравлічні в’яжучі

ються з основного в’яжучого матеріалу і розширної добавки до складу якої може входити кілька компонентів. При дії високих температур (при нагріванні) в цементному камені проходять процеси у двох напрямках: 1) дегідратація кристалогідратів, тому виникає часткове руйнування, а потім і зниження міцності цементного каменю; 2) дифузія, при якій можливі реакції в твердому стані з утворенням нових сполук. Теоретичні данні: Гідравлічні в’яжучіВизначення видів цементу Визначення марки цементу. Строк тужавлення цементного тіста. Визначення рівномірності змінення об‘єму цементу

Глина – тонко- дисперсна фракція гірських порід, здатна утворювати з водою пластичне тісто, що зберігає після висихання додану йому форму і здобуває після випалу твердість каменю. Глина є продуктом механічного руйнування (вивітрювання) і хімічного розкладання деяких магматичних і метаморфічних гірських порід, що містять у своєму складі польовий шпат (граніти, сієніти, гнейси й т.д.). В наслідок розкладання польового шпату утворився мінерал каолініт Al2 O3·2 Si. O2·2 Н20. Основними властивостями глини є: 1) здатність при взаємодії з водою утворювати тонкі «зважки» (мутні калюжі) і в'язке тісто;2) здатність набрякати у воді;3) пластичність глиняного тіста - здатність його приймати і зберігати різновидну форму в сирому вигляді;4) вогнева усадка-- здатність зберігати форму після висихання з зменшенням об'єму;5) клейкість;6) зв'язуча здатність – збереження пластичності в розчинах з піском, шамотом і іншими непластичними матеріалами;7) водоупорніость – здатність після насичення водою не пропускати через себе воду. Теоретичні данні: Гідравлічні в’яжучі

Питання для самоконтролю :1. Будівельне вапно це ...? 2. Класіфікація повітряного вапна. 3.  Які показники характеризують сортність вапна?4.  Як визначити активність вапна?5.  Де використовується повітряне вапно?6. Будівельний гіпс це ..?7. Назвіть недоліки і переваги гіпсових в'яжущих?8. Як визначити нормальну густину (щільність) гіпсового тіста?9. Які види гипсових в'яжущих Вам відомі?10. Де застосовуються гіпсові в'яіжучі?11. Портландцемент це ..?12.  Хімічний і мініральний склад цементу.13.  Назвіть фізико- механічні властивості портландцементу і цементного каменю ?14.  Назвіть залежність якості цементного каменю від нормальної густоти (щільності) цементного тіста .15.  Які види цементау Ви знаєте?16. Глина це …?17. Перерахуйте основні властивості глини.

Література та інтернет ресурси:- Андрианов , Лабораторные работы по материаловедению для отделочников. М.: Высш.шк.,1988- Александровский А. В. Материаловедение для штукатуров. М.: Высшая школа, 1983- Александровский А. В. Материалы для декоративных штукатурных работ М.,1986- Чмырь В. Д. Материаловедение для отделочников-строителей. М, 1990- Чмир В. Д. Лабораторні роботи по матеріалознавству для малярів, штукатурів, облицювальників. М., «Вища школа». 1974.- Широкий Г. Т. Материаловедение в отделочных и реставрационно-восстановительных работах. МН., 2010http://lib.lntu.info/book/fbd/pcb/2015/15-01/page11.html http://www.studfiles.ru/preview/4332879/http://eprints.kname.edu.ua/11570/1/2009_%D0%9 C%D0%B8%D0%BD%D0%B5%D1%80%D0%B0%D0%BB.%D0%B2%D1%8 F%D0%B6.%D0%9 C%D0%B5%D1%82%D0%BE%D0%B4%D0%B8%D1%87%D0%BD%D1%96_%D0%B2%D0%BA%D0%B0%D0%B7%D1%96%D0%B2%D0%BA%D0%B8_1480.pdf http://fullref.ru/job_ae47ad8f057bec5c4885d45c0c662252.htmlhttp://referatdb.ru/geografiya/236805/index.html?page=8