ВІКІСТОРІНКА
Навигация:
Інформатика
Історія
Автоматизація
Адміністрування
Антропологія
Архітектура
Біологія
Будівництво
Бухгалтерія
Військова наука
Виробництво
Географія
Геологія
Господарство
Демографія
Екологія
Економіка
Електроніка
Енергетика
Журналістика
Кінематографія
Комп'ютеризація
Креслення
Кулінарія
Культура
Культура
Лінгвістика
Література
Лексикологія
Логіка
Маркетинг
Математика
Медицина
Менеджмент
Металургія
Метрологія
Мистецтво
Музика
Наукознавство
Освіта
Охорона Праці
Підприємництво
Педагогіка
Поліграфія
Право
Приладобудування
Програмування
Психологія
Радіозв'язок
Релігія
Риторика
Соціологія
Спорт
Стандартизація
Статистика
Технології
Торгівля
Транспорт
Фізіологія
Фізика
Філософія
Фінанси
Фармакологія


В'яжучі речовини, їх гідратаційне твердіння

 

План:

 

1. В’яжучі речовини:

- поняття про в’яжучі речовини;

- класифікація в’яжучих речовин;

- повітряні в’яжучі;

- гідравлічні в’яжучі;

- дисперсність в’яжучих.

2. Гідравлічне твердіння в’яжучих речовин:

- пластичність в’яжучого тіста;

- тужавіння в’яжучих речовин.

 

 

До в'яжучих належать такі речовини, які при переході з пластичного, тістоподібного стану у твердий можуть скріплювати між собою (зв'язувати) шматки або частинки гравію, щебеню, піску тощо. За складом в'яжучі речовини розділяють на дві групи: 1) неорганічні (вапно, цемент, гіпс та інші), які змішують з водою; 2) органічні (дьогті, бітуми, полімери та інші), які у робочий стан переходять внаслідок розплавлення, нагрівання, розчинення в органічних рідинах. Нижче ми розглядатимемо неорганічні в'яжучі речовини. Вони використовуються людьми з давніх-давен. Ще у прадавньому Єгипті застосовували палений гіпс, а стародавні греки й римляни використовували прожарений вапняк.

Таким чином, неорганічні в'яжучі речовини − це тонко-дисперсні матеріали, які при змішуванні з водою утворюють пластично в'язку масу (тісто), яка згодом тужавіє й перетворюється в каменеподібне тіло. Характерні ознаки неорганічних в'яжучих речовин:

1) гідрофільність, тобто здатність змочуватися водою;

2) здатність утворювати після змішування з водою масу, яка з легкістю формується (тісто);

3) здатність до мимовільного тужавіння.

Неорганічні в'яжучі речовини в свою чергу розділяються на повітряні й гідравлічні залежно від умов їх твердіння й стійкості продуктів твердіння до дії води.

Повітряні в'яжучі речовини після змішування з водою здатні тужавіти лише на повітрі. Продукти їх твердіння малостійкі до дії води. До повітряних в'яжучих речовин належать такі:

1) вапняні, що складаються в основному з оксиду кальцію СаО;

2) магнезіальні, основу яких становить каустичний магнезит MgO;

3) гіпсові, що складаються в основному із сульфату кальцію;

4) рідке скло − водяні розчини силікату натрію Na2SiО3 або калію K2SiО3.

Гідравлічні в'яжучі речовини можуть твердіти й тривалий час зберігати свою міцність не тільки на повітрі, але й у воді. До гідравлічних в'яжучих відносять:

1) силікатні цементи, основу яких становлять силікати кальцію (портландський цемент і його різновиди);

2) алюмінатні цементи, основою яких є алюмінати кальцію (глиноземистий цемент і його різновиди);

3) гідравлічне вапно та інші.

В'яжучі речовини, що складаються в основному з одного мінералу (гіпс, вапно, оксид магнію), називають мономінеральними, а такі, що включають кілька мінералів (різновиди цементів), − полімінеральними.

Значення дисперсності в'яжучих речовин. Процес тужавіння в'яжучих речовин пов'язаний з утворенням продуктів взаємодії з водою − гідратів, тому таке тужавіння називають гідратаційним. Взаємодія твердої в'яжучої речовини з водою являє собою типову гетерогенну хімічну реакцію, що відбувається на межі поділу твердого тіла й рідини. Реакційна здатність твердого тіла зростає при збільшенні питомої поверхні його частинок, тобто дисперсності в'яжучих речовин, тому їх ретельно подрібнюють в спеціальних пристроях − млинах. Тіла, що мелють, − це, зазвичай, сталеві кулі або циліндри, які при обертанні млина піднімаються на певну висоту й при падінні дроблять і стирають речовину.

Дисперсність матеріалу характеризується проходженням його крізь сито з певними розмірами отворів або питомою поверхнею, що для портландцементу має становити не менше 2500−3000 г/см3. Із зростанням питомої поверхні в'яжучі властивості поліпшуються, проте надмірне її збільшення (більше за 5000−6000 г/см3) є небажаним, через занадто інтенсивний перебіг гідратації, який не забезпечує створення оптимальної структури й високої міцності тужавіючого цементного каменю.

З метою інтенсифікації подрібнювання в'яжучих речовин, наприклад, цементу, використовують поверхнево-активні речовини, такі як лігносульфонати, милонафти й інші.

 

 

Пластичність в'яжучого тіста. При змішуванні з водою в'яжуча речовина утворює висококонцентровану суспензію − однорідну масу, названу в'яжучим тістом. Як відзначено вище, прошарки води на поверхні твердих часток відіграють роль мастила, що забезпечує переміщення їх відносно один одного. Тому в'яжуче тісто є пластичним. Вода, що перебуває у вигляді тонких плівок на поверхні твердих частинок, істотно відрізняється за фізичними й хімічними властивостями від звичайної (об'ємної) води.

Основна частина в'яжучих речовин у будівництві використовується для виготовлення бетонів − штучних кам'яних матеріалів, які одержують при затвердінні сумішей, до складу яких входить в'яжуча речовина, дрібний заповнювач (пісок), крупний заповнювач (гравій або щебінь) і вода. Таку суміш без крупного заповнювача називають будівельним розчином. При одержанні бетону суміш компонентів укладається в металеві форми або опалубку й ущільнюється. Висока пластичність в'яжучого тіста прискорює виконання цих операцій, дозволяє одержувати щільні й однорідні за структурою готові вироби. Це забезпечує їх високу механічну міцність, морозостійкість, стійкість до корозійних впливів.

Підвищення пластичності бетонних і розчинних сумішей за рахунок збільшення в них кількості в'яжучого тіста вкрай небажане, оскільки призводить до перевитрат цементу, який є найдорожчим компонентом бетону. Збільшення кількості води у бетонній суміші призводить до зменшення міцності бетону. Тому для підвищення пластичності бетонних сумішей використовують домішки поверхнево-активних речовин, які, адсорбуючись на поверхні частинок цементу, полегшують їх переміщення відносно один одного, підвищують рухливість бетонної суміші, зменшують необхідну кількість води.

Відомо чимало таких домішок. До найпоширеніших належать лігносульфонати технічні модифіковані (ЛСТМ). Це − солі лігносульфонових кислот. Одержують їх з лугів, які утворюються при сульфітному варінні целюлози. Лігнін являє собою полімер, який міститься у деревині. При його сульфуванні утворюються лігносульфонові кислоти. Позначивши групу лігніну символом R, можна подати формулу лігносульфата кальцію у воді [(RSО3)2Ca]n. Лігносульфонати вводять у бетонну масу у невеликій кількості − 0,1−0,3 % маси цементу.

Досить ефективно діють домішки-суперпластифікатори. Це продукти конденсації сульфованого нафталіну з формальдегідом або меламінсульфокислоти з формальдегідом. Введення їх у бетонну суміш у кількості 0,3–0,6% маси цементу дає можливість забезпечити її високу рухливість при зменшенні кількості необхідної води на 10−30%

Тужавіння в'яжучих речовин. Формування міцної структури каменеподібного тіла при тужавінні в'яжучих речовин включає дві групи процесів, що різняться за своєю природою:

1) гідратоутворення, тобто хімічна взаємодія в'яжучої речовини з водою з утворенням нових речовин − гідратів. Само по собі воно ще не визначає підвищення міцності каменю, що твердіє, але створює умови для цього;

2) структуроутворення, тобто формування міцної структури тужавіючої в'яжучої речовини.

Ці процеси пов'язані між собою. Загальним в обох випадках є прагнення системи в'яжуча речовина–вода наблизитись до стану з мінімумом вільної енергії. При цьому гідратоутворення визначається перебігом переважно хімічних процесів. При структуроутворенні велику роль відіграють і фізичні процеси: утворення контактів між частинками, перехід їх у контакти кристалізаційні.

Процес гідратоутворення для кожної в'яжучої речовини свій. Взаємодії з водою нижче розглядаються докладно для конкретних речовин (вапна, гіпсу, цементу).

Структуроутворення супроводжується поступовим зміцненням тужавіючої суміші. При цьому прийнято виділяти два етапи: схоплювання та власне тужавіння. Це розподіл умовний, але він зручний при практичному використанні в'яжучих речовин.

Початок схоплювання відповідає втраті пластичності в'яжучим тістом внаслідок його затвердіння. Важливо знати терміни початку схоплювання, оскільки перемішування, укладання, ущільнення бетонних сумішей можливе саме при збереженні ними пластичності.

Кінець схоплювання відповідає перетворенню суміші у твердий стан, що, однак, ще не має помітної міцності. Власне, після цього відбувається процес тужавіння в'яжучої речовини, який супроводжується зростанням його міцності.

Згодом спостерігається зміна типу структури тужавіючої дисперсної системи. Коагуляційні структури, які характеризуються прошарками води між частинками дисперсної фази, переходять у конденсаційно-кристалізаційні. Між частинками виникають точкові контакти, які з часом зміцнюються внаслідок утворення хімічних зв'язків. Ущільнення виникаючої структури може супроводжуватися виникненням внутрішніх напружень, які сповільнюють збільшення міцності або навіть призводять до її зменшення (скидань) на певних етапах тужавіння.

 

Література: 1. §14.1

1. §

 

© 2013 wikipage.com.ua - Дякуємо за посилання на wikipage.com.ua | Контакти