ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 02.02.2024
Просмотров: 45
Скачиваний: 0
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
3) и перемолом его в порошок высокой степени тонкости. Отличие между каустическим доломитом и каустическим магнезитом в исходном сырье. Для каустического доломита им является не магнезит, а доломит (CaCО3·MgCО3). И то и другое вяжущие затворяют раствором хлористого магния, сернокислого магния или прочих солей.
Доломит – это минерал, который имеет состава CaCO3 – MgCO3. Еще доломитом называют осадочную карбонатную горную породу, которая состоит из минерала доломита на 95 %. Доломит назвали в честь геолога из Франции Деода де Доломье, он первым описал характерные особенности доломитовых пород. Прочностные показатели доломита по шкале Мооса 3,5 – 4; плотность 2,85 – 2,95. Содержание в доломите СаСО3 – 54,27%; MgCО3 – 45,73% или в окислах: СаО – 30,41%; MgO – 21,87% и СО2 – 47,72%. Доломит, который встречается в природе, как правило, имеет избыток углекислого кальция. Кроме него, в доломите имеются глинистые и прочие примеси. Доломит бывает белого, желтого и бурого цвета, в зависимости от примесного состава[4].
Воздушная известь одно из самых древних вяжущих, которое до сих пор применяется в строительстве. Известь получается в следствии обжигания кальциевых и кальциево-магниевых карбонатных пород до избавления от углекислого газа. В следствии обжигания получается белый материал, который имеет название негашеная комовая известь. Исходным сырьем для получения извести являются достаточно распространенные осадочные горные породы: известняки, доломиты, мел, доломитизированные известняки. В составе сырья имеет преимущество карбонат кальция СаСО3, а также содержатся карбонат магния и прочие примеси. Сырье, обжигают в шахтных или вращающихся печах при температуре 900 – 1200 °C, по итогам обжигания комовую известь гасят водой. В контакте с водной средой комки извести активно с ней взаимодействуют, преобразуясь в порошок, а при излишнем количестве воды – в пластичное тестообразное вещество. Такой процесс, сопровождающийся очень большим выделением тепла и нагреванием воды до кипения, называют гашением извести. В зависимости от времени гашения различают быстро гасящуюся известь (время гашения до 8 минут) средне гасящуюся (до 25 минут) и медленно гасящуюся (более 25 минут)[3].
1.2 Гидравлические вяжущие
Гидравлические вяжущие являются порошками высокой степени перемола, состоящие из силикатов и алюминатов кальция, которые реагируют с водой, переходя в твердую камневидную фазу. Состав компонентов, из которых состоят гидравлические вяжущие, записывают в виде различных оксидов. Например, силикат кальция CaSiО
3, трехкальциевый алюминат Са3А12О3[3].
К гидравлическим вяжущим принадлежат гидравлическая известь, которая занимает среднее положение между воздушными и гидравлическими вяжущими, романцемент, портландцемент, разновидности портландцемента и специализированные виды цементов[2].
Цементы готовят из мергеля конкретного химического состава или из смеси известняковых горных пород и глин (известняк 75 %, глина 25 %). Эту смесь подвергают обжигу в печах при 1450 °C. Результатом обжига является частичное оплавление, и получение гранул, которые называют клинкером. Типичный клинкер имеет примерный состав 67% СаО, 22% SiO2, 5% Al2O3, 3% Fe2O3 и 3% других компонентов и обычно содержит четыре фазы: алит, белит, алюминатная и ферритная фаза. В клинкере также обычно присутствуют в небольших количествах и несколько других фаз, таких как щелочные сульфаты и оксид кальция. При едином перемоле клинкера с гипсом и прочими добавками получается порошок серого цвета – это и есть цемент. Гипс регулирует быстроту схватывания; его можно частично заменить другими формами сульфата кальция. Степень перемола цемента также оказывает влияние на быстроту его схватывания, а еще и на прочностные показатели после затвердевания. Цементы разделяют: по виду клинкера и вещественному составу; прочностным показателям; быстроте затвердевания; специальным свойствам. Портландцементготовят путем совместного перемола портландцементного клинкера, доменного шлака и гипса. Шлаковый портландцемент схватывается и затвердевает намного дольше, чем обычный портландцемент[5].
2. Органические вяжущие
Органические вяжущие являются полимерными материалами, которые имеют способность в вязкотекучей тестообразной фазе, при воздействии конкретных условий (температуры, отвердителей и прочих), преобразовываться в прочную камневидную фазу. Органические вяжущие классифицируют на черные вяжущие – битумы и дегти, натуральные смолы, животные клеи и высокомолекулярные соединения.
Природные полимеры используют как в обычном состоянии, так и в химически модифицированном. К примеру, целлюлозу используют в виде эфиров (нитроцеллюлоза, метилцеллюлоза и прочие). Также часто химической модификации подвергают битумы. Искусственные полимерные вещества образуются из звеньев мономеров в следствии полимеризации или поликонденсации[5].
Еще органические вяжущие вещества делят на термопластичные и термореактивные.
Термопластичные соединения образуются из макромолекул, которые связывают главным образом физические связи. Энергия разрушения физических связей не велика и равна около 12 – 30 кДж/моль. При нагреве физические связи разрушаются, при остывании они вновь образуются. Энергия же разрушения химических связей, связывающих мономеры макромолекулы, намного выше этого значения и равна приблизительно 200 – 460 кДж/моль. В следствии этого, при нагреве термопластов до расплавления физические связи разрушаются, а химические остаются, и в итоге, химическое строение полимера остается прежним. При охлаждении и твердении жидкой фазы физические связи и важные физические показатели термопластичного полимерного материала восстанавливаются. К термопластам принадлежат битумы, смолы, многие полимеры – полиэтилен, поливинилхлорид, полистирол и прочие.
Прореагировавшие термореактивные вещества переходят из жидкой фазы необратимо. У них изменяется структура: из линейных молекул образуется сетчатая структура – большие макромолекулы. Затвердевание протекает не только под воздействием нагрева, но и под воздействием веществ, которые выполняют функцию отвердителей, УФ- и гамма-излучения и прочих внешних воздействий. Термореактивные соединения сравнительно теплостойки. Термореактивные вяжущие, которые имеют линейное строение, а также способны к увеличению молекулы, называют олигомерами, к примеру полиэфирные, эпоксидные и прочие.
Органические вяжущие используют в технологии приготовления различных клеев, мастик, лакокрасочных материалов, полимерных и полимерцементных растворов и бетонов. Полимерные вяжущие используют для изготовления облицовки (плиток, пленок, погонажных изделий), красочных и клеящих материалов, стойких к агрессивным средам поверхностей, а кроме того для получения газонаполненных пластмасс, которые являются теплоизоляционным материалом с очень маленькой плотностью (10 – 50 кг/м3)[4].
2.1 Битумы и дегти
Битумы – твердые или подобные смолам материалы черного цвета, являются смесью углеводородов и их соединений. Битумы бывают натуральными и синтетическими. Битумы это коллоидно-дисперсные системы, которые состоят из не одного класса веществ: твердые полимеры, аморфные смолы, нефтяные масла. В этой коллоидно-дисперсной системе масла являются дисперсионной средой, а асфальтены – дисперсной фазой; смолы это стабилизаторы дисперсии (рисунок 1). В следствии прогревания масла становятся более жидкими, а битум вязкотекучем, а при остывании густеют и твердеют, а битум становится прочным и более хрупким[4].
Рисунок 1. Схема коллоидно-дисперсного строения битума
Деготь содержит в себе достаточно много компонентов, он имеет свыше двух сот разнообразных органических соединений, главным образом углеводородов, как правило, циклических. Такие соединения в дегте дают сложную коллоидно-дисперсную систему, в которой, твердые смолы, ограниченно растворимые в дегтевых маслах, являются дисперсной фазой, а масла – дисперсной средой. Такая система теряет устойчивость при смене оптимальных условий (к примеру, испарении более легких фракций), что оказывает огромное влияние на изменении строительных и технических свойств материалов.
Дегти обладают, как правило, теми же характеристиками, что и битумы, отличаясь лишь малой теплостойкостью и плохой выносливостью к воздействию погодных условий. Как следствие, дегти довольно быстро стареют, это связано с испарением летучих компонентов дегтя даже при небольшом повышении температуры (например, под действием солнечного света), а также с тем, что большинство соединений в нем ненасыщенные. Ненасыщенные соединения хорошо реагируют с внешней средой, меняя состав и структурную формулу, это приводит к хрупкости и растрескиванию. Но дегти отличаются высокой способностью прилипания к другим материалам. Они не подвержены гниению, по сравнению с битумами, в следствии содержания токсичных соединений (фенол).
Огромный минус битумов и дегтей, это маленький интервал рабочей температуры, при которой материалы на их основе имеют высокие прочностные показатели и высокие показатели эластичности. При снижении температуры до 0 – 10 °C они очень ломкие, а при увеличении до 40 – 60 °C слишком текучие. Для увеличения интервала рабочей температуры битумы и дегти подвергают химической модификации, добавляя в их состав термопластичные полимеры и каучуки[4].
2.2 Термопластичные полимеры
Термопластичные полимеры, имеют способность несколько раз размягчаться в следствии повышения температуры и вновь затвердевать в результате понижения. Такое поведение термопластичных полимеров объясняются линейным строением их макромолекул.
Линейное строение молекул термопластов обуславливает способности к хорошему набуханию и растворению. Их растворы, даже с концентрацией около 2 – 5%, имеют очень высокую вязкость, это объясняется большими размерами макромолекул. В следствии испарения растворителя термопласты снова становятся твердыми. На этих свойствах основано применение растворов термопластичных полимеров при изготовлении лаков, красок, клеев и вяжущего в строительных мастиках.
Недостатками термопластичных полимеров являются малая теплостойкость (не выше 80 – 120 °C), малая поверхностную твердость, хрупкость при небольших температурах и текучесть при больших, склонность к быстрому старению в результате воздействия солнечного света и воздуха.
Наиболее распространены в строительстве индустрии следующие термопластичные полимеры: полиэтилен, полипропилен, полистирол, поливинилхлорид, перхлорвинил, поливинилацетат и поливиниловый спирт, полиизобутилен, полиакрилаты [4].
2.3 Термореактивные полимеры
Термореактивные полимеры до затвердевания имеют обычную линейную структуру, как и термопласты, но размер молекул реактопластов много меньше. В отличие от термопластичных полимеров, молекулы которых химически инертны и не имеют способности соединяться, молекулы термореактивных олигомеров химически активны. Они либо содержат двойные связи, либо химически активные группы. В следствии этого, при повышении температуры, действии различных облучений или добавлении отвердителей молекулы термореактивных олигомеров взаимодействуют, создавая таким образом пространственную сетку – гигантскую макромолекулу.
В результате затвердевания, характеристики полимеров очень сильно меняются: они больше не размягчаются при повышении температуры, теряют способность к растворению, повышают свои прочностные характеристики.
В строительной индустрии достаточно широко используются фенолформальдегидные, карбамидные, полиэфирные, эпоксидные и полиуретановые полимерные соединения, для получения замазок, мастик и клеев.
К природным олигомерам и полимерным производным, применяемым в строительстве, принадлежат натуральные смолы, ненасыщенные масла, целлюлоза и некоторые белковые вещества. Для изготовления строительных вяжущих веществ, природные соединения достаточно часто подвергают химической модификации, с целью совершенствования их основных характеристик.
Органические вяжущие вещества в изначальном виде используют довольно редко. В большинстве случаев в них добавляют различные вещества либо облегчающие работу с вяжущими, либо улучшающие их эксплуатационные свойства. К таким добавкам относятся растворители, наполнители, пластификаторы, отвердители, инициаторы отверждения и прочие[4].
Заключение
Вяжущие вещества это очень важные строительные материалы. Сейчас в РФ выпускается более 30 разновидностей цементов для удовлетворения различных требований жилищного, гражданского, промышленного, сельскохозяйственного, гидротехнического и дорожно-транспортного строительства. Наряду с простым портландцементом выпускаются портландцемент высокой прочности, быстро твердеющий, декоративный, стойкий к сульфатам, тампонажный, пластифицированный, гидрофобный и прочие виды портландцемента. Выпускается шлаковый портландцемент, пуццолановый портландцемент, а кроме того глиноземистый и расширяющийся цементы. В России набирает высокие обороты также изготовление строительного гипса, известковых и целого спектра других неорганических вяжущих материалов.
Доломит – это минерал, который имеет состава CaCO3 – MgCO3. Еще доломитом называют осадочную карбонатную горную породу, которая состоит из минерала доломита на 95 %. Доломит назвали в честь геолога из Франции Деода де Доломье, он первым описал характерные особенности доломитовых пород. Прочностные показатели доломита по шкале Мооса 3,5 – 4; плотность 2,85 – 2,95. Содержание в доломите СаСО3 – 54,27%; MgCО3 – 45,73% или в окислах: СаО – 30,41%; MgO – 21,87% и СО2 – 47,72%. Доломит, который встречается в природе, как правило, имеет избыток углекислого кальция. Кроме него, в доломите имеются глинистые и прочие примеси. Доломит бывает белого, желтого и бурого цвета, в зависимости от примесного состава[4].
Воздушная известь одно из самых древних вяжущих, которое до сих пор применяется в строительстве. Известь получается в следствии обжигания кальциевых и кальциево-магниевых карбонатных пород до избавления от углекислого газа. В следствии обжигания получается белый материал, который имеет название негашеная комовая известь. Исходным сырьем для получения извести являются достаточно распространенные осадочные горные породы: известняки, доломиты, мел, доломитизированные известняки. В составе сырья имеет преимущество карбонат кальция СаСО3, а также содержатся карбонат магния и прочие примеси. Сырье, обжигают в шахтных или вращающихся печах при температуре 900 – 1200 °C, по итогам обжигания комовую известь гасят водой. В контакте с водной средой комки извести активно с ней взаимодействуют, преобразуясь в порошок, а при излишнем количестве воды – в пластичное тестообразное вещество. Такой процесс, сопровождающийся очень большим выделением тепла и нагреванием воды до кипения, называют гашением извести. В зависимости от времени гашения различают быстро гасящуюся известь (время гашения до 8 минут) средне гасящуюся (до 25 минут) и медленно гасящуюся (более 25 минут)[3].
1.2 Гидравлические вяжущие
Гидравлические вяжущие являются порошками высокой степени перемола, состоящие из силикатов и алюминатов кальция, которые реагируют с водой, переходя в твердую камневидную фазу. Состав компонентов, из которых состоят гидравлические вяжущие, записывают в виде различных оксидов. Например, силикат кальция CaSiО
3, трехкальциевый алюминат Са3А12О3[3].
К гидравлическим вяжущим принадлежат гидравлическая известь, которая занимает среднее положение между воздушными и гидравлическими вяжущими, романцемент, портландцемент, разновидности портландцемента и специализированные виды цементов[2].
Цементы готовят из мергеля конкретного химического состава или из смеси известняковых горных пород и глин (известняк 75 %, глина 25 %). Эту смесь подвергают обжигу в печах при 1450 °C. Результатом обжига является частичное оплавление, и получение гранул, которые называют клинкером. Типичный клинкер имеет примерный состав 67% СаО, 22% SiO2, 5% Al2O3, 3% Fe2O3 и 3% других компонентов и обычно содержит четыре фазы: алит, белит, алюминатная и ферритная фаза. В клинкере также обычно присутствуют в небольших количествах и несколько других фаз, таких как щелочные сульфаты и оксид кальция. При едином перемоле клинкера с гипсом и прочими добавками получается порошок серого цвета – это и есть цемент. Гипс регулирует быстроту схватывания; его можно частично заменить другими формами сульфата кальция. Степень перемола цемента также оказывает влияние на быстроту его схватывания, а еще и на прочностные показатели после затвердевания. Цементы разделяют: по виду клинкера и вещественному составу; прочностным показателям; быстроте затвердевания; специальным свойствам. Портландцементготовят путем совместного перемола портландцементного клинкера, доменного шлака и гипса. Шлаковый портландцемент схватывается и затвердевает намного дольше, чем обычный портландцемент[5].
2. Органические вяжущие
Органические вяжущие являются полимерными материалами, которые имеют способность в вязкотекучей тестообразной фазе, при воздействии конкретных условий (температуры, отвердителей и прочих), преобразовываться в прочную камневидную фазу. Органические вяжущие классифицируют на черные вяжущие – битумы и дегти, натуральные смолы, животные клеи и высокомолекулярные соединения.
Природные полимеры используют как в обычном состоянии, так и в химически модифицированном. К примеру, целлюлозу используют в виде эфиров (нитроцеллюлоза, метилцеллюлоза и прочие). Также часто химической модификации подвергают битумы. Искусственные полимерные вещества образуются из звеньев мономеров в следствии полимеризации или поликонденсации[5].
Еще органические вяжущие вещества делят на термопластичные и термореактивные.
Термопластичные соединения образуются из макромолекул, которые связывают главным образом физические связи. Энергия разрушения физических связей не велика и равна около 12 – 30 кДж/моль. При нагреве физические связи разрушаются, при остывании они вновь образуются. Энергия же разрушения химических связей, связывающих мономеры макромолекулы, намного выше этого значения и равна приблизительно 200 – 460 кДж/моль. В следствии этого, при нагреве термопластов до расплавления физические связи разрушаются, а химические остаются, и в итоге, химическое строение полимера остается прежним. При охлаждении и твердении жидкой фазы физические связи и важные физические показатели термопластичного полимерного материала восстанавливаются. К термопластам принадлежат битумы, смолы, многие полимеры – полиэтилен, поливинилхлорид, полистирол и прочие.
Прореагировавшие термореактивные вещества переходят из жидкой фазы необратимо. У них изменяется структура: из линейных молекул образуется сетчатая структура – большие макромолекулы. Затвердевание протекает не только под воздействием нагрева, но и под воздействием веществ, которые выполняют функцию отвердителей, УФ- и гамма-излучения и прочих внешних воздействий. Термореактивные соединения сравнительно теплостойки. Термореактивные вяжущие, которые имеют линейное строение, а также способны к увеличению молекулы, называют олигомерами, к примеру полиэфирные, эпоксидные и прочие.
Органические вяжущие используют в технологии приготовления различных клеев, мастик, лакокрасочных материалов, полимерных и полимерцементных растворов и бетонов. Полимерные вяжущие используют для изготовления облицовки (плиток, пленок, погонажных изделий), красочных и клеящих материалов, стойких к агрессивным средам поверхностей, а кроме того для получения газонаполненных пластмасс, которые являются теплоизоляционным материалом с очень маленькой плотностью (10 – 50 кг/м3)[4].
2.1 Битумы и дегти
Битумы – твердые или подобные смолам материалы черного цвета, являются смесью углеводородов и их соединений. Битумы бывают натуральными и синтетическими. Битумы это коллоидно-дисперсные системы, которые состоят из не одного класса веществ: твердые полимеры, аморфные смолы, нефтяные масла. В этой коллоидно-дисперсной системе масла являются дисперсионной средой, а асфальтены – дисперсной фазой; смолы это стабилизаторы дисперсии (рисунок 1). В следствии прогревания масла становятся более жидкими, а битум вязкотекучем, а при остывании густеют и твердеют, а битум становится прочным и более хрупким[4].
Рисунок 1. Схема коллоидно-дисперсного строения битума
Деготь содержит в себе достаточно много компонентов, он имеет свыше двух сот разнообразных органических соединений, главным образом углеводородов, как правило, циклических. Такие соединения в дегте дают сложную коллоидно-дисперсную систему, в которой, твердые смолы, ограниченно растворимые в дегтевых маслах, являются дисперсной фазой, а масла – дисперсной средой. Такая система теряет устойчивость при смене оптимальных условий (к примеру, испарении более легких фракций), что оказывает огромное влияние на изменении строительных и технических свойств материалов.
Дегти обладают, как правило, теми же характеристиками, что и битумы, отличаясь лишь малой теплостойкостью и плохой выносливостью к воздействию погодных условий. Как следствие, дегти довольно быстро стареют, это связано с испарением летучих компонентов дегтя даже при небольшом повышении температуры (например, под действием солнечного света), а также с тем, что большинство соединений в нем ненасыщенные. Ненасыщенные соединения хорошо реагируют с внешней средой, меняя состав и структурную формулу, это приводит к хрупкости и растрескиванию. Но дегти отличаются высокой способностью прилипания к другим материалам. Они не подвержены гниению, по сравнению с битумами, в следствии содержания токсичных соединений (фенол).
Огромный минус битумов и дегтей, это маленький интервал рабочей температуры, при которой материалы на их основе имеют высокие прочностные показатели и высокие показатели эластичности. При снижении температуры до 0 – 10 °C они очень ломкие, а при увеличении до 40 – 60 °C слишком текучие. Для увеличения интервала рабочей температуры битумы и дегти подвергают химической модификации, добавляя в их состав термопластичные полимеры и каучуки[4].
2.2 Термопластичные полимеры
Термопластичные полимеры, имеют способность несколько раз размягчаться в следствии повышения температуры и вновь затвердевать в результате понижения. Такое поведение термопластичных полимеров объясняются линейным строением их макромолекул.
Линейное строение молекул термопластов обуславливает способности к хорошему набуханию и растворению. Их растворы, даже с концентрацией около 2 – 5%, имеют очень высокую вязкость, это объясняется большими размерами макромолекул. В следствии испарения растворителя термопласты снова становятся твердыми. На этих свойствах основано применение растворов термопластичных полимеров при изготовлении лаков, красок, клеев и вяжущего в строительных мастиках.
Недостатками термопластичных полимеров являются малая теплостойкость (не выше 80 – 120 °C), малая поверхностную твердость, хрупкость при небольших температурах и текучесть при больших, склонность к быстрому старению в результате воздействия солнечного света и воздуха.
Наиболее распространены в строительстве индустрии следующие термопластичные полимеры: полиэтилен, полипропилен, полистирол, поливинилхлорид, перхлорвинил, поливинилацетат и поливиниловый спирт, полиизобутилен, полиакрилаты [4].
2.3 Термореактивные полимеры
Термореактивные полимеры до затвердевания имеют обычную линейную структуру, как и термопласты, но размер молекул реактопластов много меньше. В отличие от термопластичных полимеров, молекулы которых химически инертны и не имеют способности соединяться, молекулы термореактивных олигомеров химически активны. Они либо содержат двойные связи, либо химически активные группы. В следствии этого, при повышении температуры, действии различных облучений или добавлении отвердителей молекулы термореактивных олигомеров взаимодействуют, создавая таким образом пространственную сетку – гигантскую макромолекулу.
В результате затвердевания, характеристики полимеров очень сильно меняются: они больше не размягчаются при повышении температуры, теряют способность к растворению, повышают свои прочностные характеристики.
В строительной индустрии достаточно широко используются фенолформальдегидные, карбамидные, полиэфирные, эпоксидные и полиуретановые полимерные соединения, для получения замазок, мастик и клеев.
К природным олигомерам и полимерным производным, применяемым в строительстве, принадлежат натуральные смолы, ненасыщенные масла, целлюлоза и некоторые белковые вещества. Для изготовления строительных вяжущих веществ, природные соединения достаточно часто подвергают химической модификации, с целью совершенствования их основных характеристик.
Органические вяжущие вещества в изначальном виде используют довольно редко. В большинстве случаев в них добавляют различные вещества либо облегчающие работу с вяжущими, либо улучшающие их эксплуатационные свойства. К таким добавкам относятся растворители, наполнители, пластификаторы, отвердители, инициаторы отверждения и прочие[4].
Заключение
Вяжущие вещества это очень важные строительные материалы. Сейчас в РФ выпускается более 30 разновидностей цементов для удовлетворения различных требований жилищного, гражданского, промышленного, сельскохозяйственного, гидротехнического и дорожно-транспортного строительства. Наряду с простым портландцементом выпускаются портландцемент высокой прочности, быстро твердеющий, декоративный, стойкий к сульфатам, тампонажный, пластифицированный, гидрофобный и прочие виды портландцемента. Выпускается шлаковый портландцемент, пуццолановый портландцемент, а кроме того глиноземистый и расширяющийся цементы. В России набирает высокие обороты также изготовление строительного гипса, известковых и целого спектра других неорганических вяжущих материалов.