Рабочая программа дисциплины «строительные материалы»
Скачать 0.6 Mb.
|
2.4 Жидкое стекло и кислотоупорный цемент Понятие4 Жидкое стекло представляет собой натриевый Na2nSiO2 или калиевый силикат К2ОnSiO2 желтого цвета, который получают сплавлением в стекловаренных печах при температуре 1300 - 1400оC измельченного чистого кварцевого песка с содой Na2CO3 или поташем К2СО3. Образовавшиеся после быстрого охлаждения расплава прозрачные куски и глыбы синеватого, зеленоватого и желтоватого цвета под действием пара (в автоклаве) под давлением 0,4 - 0,6 МПа растворяются, превращаясь в вязкий раствор, обычно называемый жидким стеклом. На строительства жидкое стекло (преимущественно натриевое, как более дешевое) поступает с истинной плотностью 1,32 - 1,50 г/см3. Оно твердеет только на воздухе. Процесс твердения жидкого стекла значительно ускоряется за счет введения катализатора - кремнефтористого натрия Na2SiF6. Жидкое стекло применяют для получения силикатных огнезащитных красок, предохранения естественных каменных материалов от выветривания, уплотнения (силикатизации) грунтов, а также для получения кислотоупорного цемента и жаростойкого бетона. Понятие5 Кислотоупорный цемент – тонко измельченная смесь кварцевого песка и кремнефтористого натрия, затворенная жидким стеклом. Растворы и бетоны, приготовленные на кислотоупорном цементе, обладают высокой стойкостью против действия ряда минеральных и органических кислот, но разрушаются в щелочах, а также в фосфорной, фтористоводородной и кремнефтористоводородной кислотах. Их применяют для футеровки химической аппаратуры, возведения резервуаров и других сооружений химической промышленности. 3. Гидравлические вяжущие вещества 3.1 Гидравлическая известь Понятие6 Гидравлическая известь - продукт умеренного обжига мергелистых известняков, содержащих 6 - 20% глинистых и тонкодисперсных песчаных примесей. Обжигают эти известняки в шахтных печах при 900 - 1100оС. При этой температуре углекислый кальций разлагается, и часть оксида кальция соединяется с оксидами кремния и алюминия, которые содержатся в глине. В результате образуются силикаты и алюминаты кальция, придающие гидравлической извести способность твердеть в воде. Гидравлическую известь применяют для приготовления кладочных и штукатурных растворов, эксплуатируемых как в сухих, так и во влажных средах, а также для бетонов низких марок. Растворы и бетоны на гидравлической извести в первые сутки твердения необходимо защищать от воздействия воды, так как они легко размываются. 3.2 Портландцемент Понятие7 Портландцементом называют гидравлическое вяжущее вещество, получаемое тонким помолом портландцементного клинкера с гипсом, а иногда и со специальными добавками. Портландцементный клинкер - продукт обжига до спекания тонкодисперсной однородной сырьевой смеси, состоящей из известняка и глины и некоторых других материалов (мергеля, доменного шлака и пр.). При обжиге обеспечивается преимущественное содержание в клинкере высокоосновных силикатов кальция. Для регулирования сроков схватывания портландцемента в клинкер при помоле вводят двуводный гипс в количестве 1,5 - 3,5% (по массе цемента в пересчете на SO3).По составу различают портландцемент без добавок, портландцемент с минеральными добавками, шлакопортландцемент и др. Исходным сырьем для производства портландцемента служат горные породы - мергели, известняковые (известняки, мел, ракушечник, известковый туф и др.) и глинистые горные породы. С известняком в состав цемента. вносится основной оксид CaO; с глиной - оксиды кремния, алюминия, железа; с мергелем - все необходимые оксиды. Соотношение компонентов сырьевой смеси выбирают с таким расчетом, чтобы полученный при обжиге портландцементный клинкер имел следующий химический состав; 63 - 68% СаО; 4 - 8 % Al2О3; 19 - 24 %SiO2, 2 - 6% Fe2О3. Обычно сырьевая смесь состоит из 75 - 78% известняка и 25 - 22% глины. Минералогический состав клинкера. Клинкер состоит из следующих основных клинкерных минералов: трехкальциевого силиката ЗСаОSiO2 (алит), двухкальциевого силиката 2СаО . SiO2 (белит), трехкальциевого алюмината 3СаО. Аl2О3, четырехкальциевого алюмоферрита 4CaOАl2О3 Fe2O3. Часто используют их сокращенное обозначение: соответственно C3S, C2S, С3А и C4AF. Содержание этих минералов в портландцементном клинкере обычно колеблется в следующих пределах: 40 - 65% C3S; 15 - 40 % C2S; 2 - 15 % C3A и 10 - 20% С4АF. При увеличении содержания указанных выше минералов портландцемент получает специальное название. Так, при большом содержании C3S (более 56%) его называют алитовым; C2S (более 38%) – белитовым; С3А (более 12%) - алюминатным и пр. Если в клинкере содержится повышенное количество двух минералов, его соответственно называют алитоалюминатным и пр. Трехкальциевый силикат (алит) является химически активным минералом, он оказывает решающее влияние на прочность и скорость твердения цемента. Взаимодействие его с водой происходит с большим тепловыделением. Алит обладает способностью быстро твердеть и набирать высокую прочность, поэтому повышенное содержание трехкальциевого силиката обеспечивает получение из данного клинкера высокомарочного портландцемента. Двухкальциевый силикат (белит), затворенный водой, в начальный период твердеет медленно, при этом выделяется очень мало теплоты. Продукт твердения в течение первого месяца обладает невысокой прочностью, но затем на протяжении нескольких лет при благоприятных условиях прочность его неуклонно возрастает. Трехкальциевый алюминат характеризуется высокой химической активностью, в первые сутки твердения он выделяет наибольшее количество теплоты гидратации и быстро твердеет. Однако продукт его твердения имеет низкую долговечность и малую стойкость против воздействия сернокислых соединений. Четырехкальциевый алюмоферрит характеризуется умеренным тепловыделением, твердеет он значительно медленнее, чем алит, но быстрее, чем белит. Прочность продуктов его гидратации несколько ниже, чем у алита. Твердение портландцемента. При затворении портландцемента водой сначала происходят следующие стадии преобразования. При смешивании портландцемента с водой в начальный период происходит растворение клинкерных минералов с поверхности цементных зерен, взаимодействие минералов с водой и образование насыщенного по отношению к клинкерным минералам раствора. По достижении насыщения растворение клинкерных минералов прекращается, но реакции между ними и водой продолжаются. Реакции присоединения воды к клинкерным минералам называют реакциями гидратации, а реакции разложения клинкерных минералов под действием воды на другие соединения - реакциями гидролиза. Во втором периоде (период коллоидации) в насыщенном растворе идут реакции гидратации клинкерных минералов в твердом состоянии, т. е. происходит прямое присоединение воды к твердой фазе вяжущего без предварительного его растворения. Продуктами этих реакций являются гидратные новообразования в коллоидном виде. Период коллоидации сопровождается повышением вязкости цементного теста, обусловливающим схватывание цемента. В третьем периоде (период кристаллизации) протекают процессы перекристаллизации мельчайших коллоидных частиц новообразований, т.е. растворение мельчайших частиц и образований крупных кристаллов. Кристаллизация сопровождается твердением цементного теста и ростом прочности образовавшегося цементного камня. Взаимодействие клинкерных минералов с водой протекает по следующим реакциям: 3CaO ∙ SiO2 + (n+1)Н2О = 2CaO ∙SiО2 . пН2О + Са (ОН)2; 2СаО ∙SiO2 + n∙H2O = 2CaO ∙SiO2 ∙ nH2O; 3СаО ∙Аl2О3 + 6∙H2O = 3CaO ∙Аl2О3 ∙ 6H2O; 4CaO ∙Аl2О3 ∙Fe2O3 + n∙H2O = 3CaO ∙Аl2О3 ∙6H2O + CaO ∙Fe2O3∙(n - 6)Н2О Приведенные химические реакции показывают, что в результате взаимодействия клинкерных минералов с водой образуются новые соединения - гидросиликаты, гидроалюминаты и гидроферриты кальция. Минералы C3S и C4AF, взаимодействуя с водой, подвергаются гидролизу, т.е. разложению, и минералы C2S и С3А гидратируются, т. е. присоединяют воду. По скорости взаимодействия с водой клинкерные минералы располагаются в следующей последовательности: С3А, C4AF, C3S и C2S. Скорость гидратации клинкерных минералов в значительной мере определяет и скорость их твердения. Чем быстрее гидратирует минерал, тем быстрее происходит его схватывание и твердение. В случае твердения цемента на воздухе рассмотренные выше процессы дополняются карбонизацией гидроксида кальция: Са (ОН)2 + СО2 = CaCO3 + H2O. Она происходит главным образом на поверхности цементного камня с образованием тонкой корки из углекислого кальция, способствующей повышению стойкости и прочности цементного камня. В результате процессов коллоидации, кристаллизации, уплотнения гидратных новообразований и карбонизации образуется прочный цементный камень. Прочность цементного камня нарастает довольно быстро в течение первых 3 - 7 сут, затем в интервале 7 - 28 сут рост прочности замедляется. Твердение портландцемента можно ускорить за счет повышения температуры окружающей среды и введения химических веществ - ускорителей твердения (хлористого кальция, хлористого натрия и др.) в количестве 1 - 2% по массе цемента. Твердение портландцемента сопровождается выделением теплоты. Это свойство портландцемента является положительным при бетонировании монолитных конструкций в зимних условиях и отрицательным в тех случаях, когда разогрев массивных бетонных конструкций (плотины, массивные фундаменты и т. п.) может привести к появлению в них трещин от температурного расширения. Свойства портландцемента. К основным свойствам портландцемента относятся средняя плотность, истинная плотность, тонкость помола, водопотребность, сроки схватывания, равномерность изменения объема и прочность. Средняя плотность портландцемента в рыхлом состоянии равна 1000 - 1100 кг/м3, а в уплотненном - 1400 - 1700 кг/м3. Истинная плотность портландцемента 3,05 - 3,15 г/см3. Тонкость помола цемента характеризуется остатком на сите №008 (размер ячейки в свету 0,08 мм) не более 15% или удельной поверхностью - величиной поверхности зерен (в см) в 1 г цемента. Удельная поверхность портландцемента должна быть 2500 - 3000 см2/г. С увеличением тонкости помола цемента до 4000 - 4500 см2/г возрастает скорость твердения и повышается прочность цементного камня. Водопотребность портландцемента определяется количеством воды (в %), которое необходимо для получения цементного теста нормальной густоты, т. е. заданной стандартной пластичности. Нормальной густотой цементного теста считается его консистенция, при которой игла прибора Вика, погружаясь, не доходит до дна (стекла) кольца на 5 - 7 мм. Водопотребность портландцемента обычно колеблется в пределах 22 - 26% и зависит от минералогического состава и тонкости помола. Сроки схватывания цементного теста нормальной густоты определяют на приборе Вика по глубине проникания иглы. Начало схватывания должно наступить не ранее чем через 45 мин, а конец схватывания - не позднее 10 ч от начала затворения.. На сроки схватывания портландцемента влияют его минералогический состав, тонкость помола и другие факторы. Равномерность изменения объема цемента устанавливают на образцах-лепешках, изготовленных из цементного теста нормальной густоты, при кипячении их в воде и выдерживании над паром. Цемент считают доброкачественным, если на лицевой стороне лепешек, подвергнутых испытаниям, нет радиальных, доходящих до краев трещин или сетки мелких трещин, видимых в лупу или невооруженным глазом, а также каких-либо искривлений. Одной из причин неравномерного изменения объема цементного камня при твердении является наличие в цементе свободных СаО и MgО, которые гидратируются с увеличением объема в уже затвердевшем цементном камне, разрушая его. Прочность портландцемента характеризуется его маркой. Марку цемента устанавливают по пределу прочности при изгибе образцов призм размером 40х40х х160 мм и при сжатии их половинок, изготовленных из цементно-песчаного раствора состава 1:3 (по массе) на стандартном вольском песке при водоцементном отношении В/Ц=0,4 и испытанных через 28 сут. Предел прочности при сжатии в возрасте 28 сут называют активностью цемента, по ее величине устанавливают марку цемента. Например, если при испытании цемента установлена активность 43 МПа, то его относят к марке 400.Портландцементы разделяют на марки 400, 500, 550 и б00. Коррозия цементного камня. Возведенные с применением портландцемента бетонные сооружения могут подвергнуться разрушению (коррозии) под действием природных вод и агрессивных жидкостей. Разрушение обычно начинается с цементного камня, как наиболее подверженного коррозии. Различают три основных вида коррозии цементного камня. Коррозия первого вида возникает при действии на цементный камень бетона проточных пресных вод (с малой временной жесткостью). Эти воды растворяют и вымывают гидроксид кальция, выделяющийся при гидролизе трехкальциевого силиката. В результате такого выщелачивающего действия воды повышается пористость цементного камня и снижается его прочность, что, в свою очередь, приводит к постепенному разрушению бетона. Для повышения стойкости цементного камня в пресных водах рекомендуется вводить в портландцемент гидравлические добавки, которые связывают гидроксид кальция в малорастворимые соединения - гидросиликаты кальция. Коррозия второго вида происходит при действии на цементный камень бетона минерализованных вод, содержащих химические соединения, которые вступают в обменные реакции с составляющими цементного камня. Образующиеся при этом продукты реакции либо легко растворяются и уносятся водой, либо выделяются в виде аморфной массы, не обладающей связующими свойствами. Морская вода, вода соленых озер и лиманов, а также некоторые грунтовые воды, содержащие MgCl2, MgSO4, NaCI и другие соли, разрушающе действуют на цементный камень. Так, при воздействии на цементный камень вод, содержащих хлористый магний, последний взаимодействует с гидроксидом кальция цементного камня: Са (ОН)2 + MgCl2 = CaCl2 + Mg (OH)2. Образовавшийся в результате реакции хлористый кальций обладает хорошей растворимостью и быстро вымывается из бетона; а гидроксид магния представляет собой аморфное вещество, не обладающее связующими свойствами. Природные грунтовые воды обычно содержат свободную углекислоту СО2 и ее соли, главным образом Са(НСО3)2. Эти соли не опасны для цементного камня, но свободная (агрессивная) угпекислота разрушает его. Вначале растворенная углекислота взаимодействует с гидроксидом кальция, образуя труднорастворимый углекислый кальций, который уплотняет поверхность цементного камня. Однако при высоком содержании в воде свободная углекислота вступает в реакцию с углекислым кальцием: СаСО3 + СО2 + Н2О = Ca(НСО3)2. В результате образуется легкорастворимый в воде бикарбонат кальция, который вымывается из бетона. Таким образом, основной причиной данного вида коррозии является присутствие в цементном камне свободного гидроксида кальция. Поэтому в состав цемента необходимо вводить активные минеральные добавки, которые связывают его в труднорастворимые соединения. В качестве активных минеральных добавок к цементу чаще всего применяют трепелы, опоки, диатомиты, а также доменный гранулированный шлак, тоже способный связывать гидроксид кальция. |
Похожие:
 | Рабочая программа учебной дисциплины «Строительные материалы» Рабочая программа предназначена для преподавания дисциплины базовой части профессионального цикла студентам очной и заочной формы... |  | 1. Цель и задачи изучения дисциплины (учебного курса) В. 3 «Строительные материалы при усилении, восстановлении и реконструкции зданий и сооружений» |
| Рабочая программа дисциплины «строительные материалы» Закона «О техническом регулировании». Этот закон считает приоритетным обеспечение безопасности жизни и здоровья людей при достаточной... | | Рабочая программа дисциплины «строительные материалы» Закона «О техническом регулировании». Этот закон считает приоритетным обеспечение безопасности жизни и здоровья людей при достаточной... |
| Рабочая программа дисциплины «Архитектурно-строительные конструкции» Целью данного курса является то, что с помощью данного предмета «Архитектурно-строительные конструкции» формируется у будущего специалиста... | | Рабочая программа Дисциплины в 02 «Машины и оборудование непрерывного... Рабочая программа составлена в соответствии с Государственным образовательным стандартом -высшего профессионального образования и... |
| Композиционные материалы Будет максимальное использование отходов различных производств, отработавших изделий, местного и домашнего мусора. Строительные материалы... | | Композиционные материалы Будет максимальное использование отходов различных производств, отработавших изделий, местного и домашнего мусора. Строительные материалы... |
| Рабочая программа учебной дисциплины сд. 02 Строительные конструкции для специальности Рабочая программа составлена в соответствии с государственным образовательным стандартом | | Системы технологий промышленности. Строительные материалы Основные виды строительных материалов, их классификация и применения в строительстве |
| Рабочая учебная программа по дисциплине «машины непрерывного транспорта... Разработана на основании примерной учебной программы данной дисциплины, составленной в соответствии с государственными требованиями... | | Программа вступительного экзамена в аспирантуру по специальности... Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования |
| Учебно-методического комплекса дисциплины рабочая программа учебной... Материалы для организации самостоятельной работы студентов | | Рабочая программа дисциплины «Дорожные и строительные машины» Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования |
| Рабочая программа дисциплины «Строительные машины в мосто- и тоннелестроении» Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования | | Методические рекомендации преподавателю по дисциплине «Функциональные... На первом занятии по данной учебной дисциплине необходимо ознакомить студентов с порядком ее изучения, раскрыть место и роль дисциплины... |
