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


Вапно і гіпсові в'яжучі речовини

 

План:

 

1. Вапно:

- одержання вапна;

- гашення вапна;

- будівельні суміші на основі вапна.

2. Гіпсові в’яжучі речовини:

- види гіпсових в’яжучих;

- твердіння гіпсових в’яжучих;

- гіпсоцементно-пуцаланові в’яжучі.

 

 

Одержання вапна.Вапно використовується людиною вже кілька тисяч років. Одержують його випалом кальцієво-магнієвих карбонатних порід: вапняку, крейди, доломіту із вмістом глин до 6 %, доломітизованого й мергелястого вапняку. Усі ці породи містять як основу карбонат кальцію СаСО3, а також можуть включати й домішки глин.

У результаті нагрівання відбувається розкладання карбонатів кальцію й магнію:

СаСО3 СаО + СО2.

Рівноважний тиск СО2 зрівнюється з атмосферним за температури близької до 900 °С, але для досягнення необхідної швидкості розкладання вапняк нагрівають до 1100−1200 °С.

Розкладання карбонату магнію здійснюється при нижчій температурі − близько 640°С:

MgCО3 → MgO + СО2Т.

Вапняк, зазвичай, випалюють у шахтних печах. У вигляді шматків розмірами 8−20 см вапняк згори завантажують у піч, назустріч йому надходять гарячі димові гази. Якщо як паливо використовується вугілля, його завантажують також через верх, шарами, по черзі з вапняком. У міру вивантаження вапна шар матеріалу поступово знижується.

Кількість СО2, що виділяється, становить 44% загальної маси карбонату кальцію СаСО3. Оскільки об'єм шматків вапняку змінюється при цьому лише на 10−12 %, одержуване вапно дуже пористе і активно взаємодіє з водою.

При випалі карбонатних порід, що містять не більше 6% глини, одержують повітряне вапно. Залежно від вмісту оксиду магнію воно поділяється на кальцієве (до 5 % MgO), магнезіальне (5−20 % MgO) і високо магнезіальне, або доломітове (20−40% MgO).

Гашення повітряного вапна.При взаємодії вапна з водою утворюється гідроксид кальцію:

СаО + Н2О = Са(ОН)2, ΔН = -65,3 кДж.

Внаслідок виділення великої кількості теплоти вапно розігрівається, частина води випаровується, матеріал розпушується. Залежно від кількості доданої при гашенні вапна води одержують вапняне тісто або гідроксид кальцію у вигляді порошку (пушонку). При гашенні вапна має відбутися повне перетворення СаО у гідроксид, тому що проходження цього процесу у вже затверділому вапняному розчині призводить до його розтріскування.

При одержанні вапна частина вапняку може не розкластися (недопал). Надмірне нагрівання призводить до осклування шматків вапна, зростання його щільності (перепал). Як недопал, так і перепал, погано піддаються гідратації, важко гасяться. їх наявність знижує якість повітряного вапна.

Гідроксид кальцію Са(ОН)2 − сильна основа з різко вираженими лужними властивостями. Його потрапляння на шкіру, слизові оболонки, в очі спричиняє хімічні опіки. Дуже небезпечне потрапляння порошку вапна в легені людини. Через це, працюючи з вапном, необхідно строго дотримуватися таких заходів запобігання небезпеці:

1) працювати завжди у захисних окулярах, респіраторі та спецодязі;

2) устаткування має бути герметизовано, технологічні операції максимально механізовані, особливо − при навантаженні й вивантаженні;

3) має бути облаштована і добре діяти витяжна вентиляція.

Тужавіння гашеного вапна і вапняно-піщаних сумішей. Повітряне вапно застосовують для одержання будівельних розчинів − тужавіючих на повітрі сумішей в'яжучої речовини, дрібного заповнювача (піску) і води, а також вапняно-піщаних (силікатних) виробів автоклавного тужавіння.

Тужавіння вапняного будівельного розчину на повітрі зумовлено такими процесами:

1) висиханням розчину, через що кристали Са(ОН)2 зближуються й зрощуються;

2) карбонізацією гідроксиду кальцію при взаємодії з СО2, який міститься у повітрі:

Са(ОН)2 + СО2 = СаСО32О.

Карбонат кальцію, що кристалізується, зміцнює вапняний будівельний розчин. Кристали СаСО3 зростаються із Са(ОН)2. Карбонізація супроводжується виділенням води, тому тужавіння вапняних розчинів прискорюється при їх сушінні.

Взаємодія гідроксиду кальцію Са(ОН)2 і кварцового піску SiО2 при звичайній температурі відбувається дуже повільно. При цьому утворяться гідросилікати кальцію. Це приводить до зміцнення розчинів у міру їх тужавіння.

Процес взаємодії Са(ОН)2 і SiО2 різко прискорюється при підвищенні температури. Це досягається в спеціальних реакторах гідротермального синтезу − автоклавах, горизонтальних циліндрах діаметром 2−3,6 м і довжиною 19−40 м, що закриваються герметично. Відформовані вироби з тонкомелених вапняно-піщаних сумішей обробляються в них водяною парою при температурі 174−200 0С і тиску 0,8−1,5МПа. При цьому утворення гідросилікатів кальцію значно прискорюється:

2Са(ОН)2 + SiO2 + (n-2)Н2O = 2CaO∙SiO22О.

Таким чином одержують силікатну цеглу і будівельне силікатне каміння.

Гідравлічне вапно.Якщо вапняк містить від 6 до 20% глини, то після його випалу при температурі 900−1110 0С одержують гідравлічне вапно. У процесі нагрівання мінерали глин (каолін, монтморилоніт та інші) розкладаються, а оксиди SiO2, A12O3, а також Fe2O3, які виділяються при цьому, вступають у взаємодію з СаО з утворенням силікатів (2CaO∙SiO2), алюмосилікатів (СаО∙А12O3) і феритів кальцію (CaO∙Fe2O3), які перебувають поряд з вільним оксидом кальцію. Наявність цих сполук надає вапну гідравлічних властивостей. Після тужавіння на повітрі в перші 7 діб гідравлічне вапно продовжує тужавіти й у воді, при цьому міцність його зростає.

Після випалу гідравлічне вапно розмелюють у порошок або гаcять. Його застосовують для виготовлення кладочних і штукатурних розчинів, а також бетонів невисоких марок.

Якщо вміст глини у вапнякових й магнезіальних мергелів становить 25% і більше, то після випалу за температури близько 900 °С, коли завершується розкладання карбонату кальцію СаСО3, одержують продукт, що містить здебільшого силікати й алюмінати кальцію, вільного вапна в ньому міститься небагато (до 2−3 %). Таке гідравлічне в'яжуче називають романцементом. Після випалу його подрібнюють. Використовують при одержанні будівельних розчинів, бетонів, бетонного каміння невисоких марок.

 

 

Гіпсові в'яжучі речовини належать до повітряних в'яжучих. Одержують їх, звичайно, з природного гіпсу CaSO4∙2H2O. При нагріванні відбуваються його термічні зміни − ступінчасте відділення води (дегідратація) або розкладання з виділенням СаО. Залежно від умов термічної обробки одержують різні види гіпсових в'яжучих речовин.

Термічні зміни гіпсу. Види гіпсових в'яжучих речовин. При нагріванні природного гіпсу до 110−160С відбувається втрата 3/4 кристалізаційної води й перетворення його в напівводний гіпс:

CaSО4 → CaSO4∙0,5H2O + l,5H2O.

Ця реакція ендотермічна й супроводжується поглинанням щ моль близько

20 кДж теплоти. У результаті залежно від умов одержують різні види низьковипальних гіпсових в'яжучих речовин: будівельний, формувальний або високоміцний гіпс.

Будівельний гіпсвиготовляють, нагріваючи гіпсове каміння або отриманий з нього порошок у відкритих апаратах (печах або варочних котлах), коли вода відділяється із сировини у вигляд пари. Температура нагрівання становить 110−160С. Одержувані в'яжуча речовина складається в основному із дрібних кристалики CaSO4∙0,5H2O у формі β-модифікації й частково містить нерозкладений гіпс CaSО4∙2H20 і ангідрит CaSО4.

Формувальний гіпс також містить переважно β-модифікаціи CaSO4∙0,5H2O. Він тонко подрібнюється й використовується для виготовлення форм при одержанні виробів з порцеляни й фаянсу.

Високоміцний гіпс складається в основному з α-модифікації CaSO4 ∙0,5H2O у вигляді великих і щільних кристалів. Його одержують у результаті обробки високосортного природного гіпсу в середовищі насиченої водяної пари при тиску, що перевищує атмосферний, у герметичних апаратах або при кип'ятінні у водяних розчинах деяких солей. Після цього матеріал, що вийшов, висушують і тонко розмелюють. Після тужавіння міцність виробів α- CaSO4∙0,5H2O становить 15−25 МПа, а часом сягає 60−70 МПа.

У випадку випалу гіпсового каміння при температурі 600−900С одержують високовипальні гіпсові в'яжучі речовини, що складаються переважно з ангідриту CaSО4, оскільки з гіпсу цілком видаляється вода:

CaSO4∙0,5H2O CaSО4 + 0,5Н2О.

При ще більш високій температурі випалу (900−1000С) CaSО4 частково розкладається:

2CaSО4 → 2СаО + 2SО2 + О2,

в'яжуча речовина, що при цьому утворюється, містить деяку кількість СаО.

Високовипальний гіпс твердіє повільніше, ніж будівельний, але продукти твердіння, що утворюються, мають вищу водостійкість і відрізняються чималою міцністю (при стисканні 10−20 МПа).

Твердіння гіпсових в'яжучих речовин. Внаслідок взаємодії будівельного й високоміцного гіпсу з водою утворюється двоводний сульфат кальцію:

CaSО4 ∙0,5Н2О + 1,5Н2О = CaSО4∙2Н2О.

При тужавінні високовипального гіпсового в'яжучого утворюється також CaSО4∙2H2О:

CaSО4 + 2Н2О = CaSО4∙2H2О.

Це екзотермічні реакції.

Для тужавіння CaSO4∙0,5H2O потрібно 18,6 % води від маси гіпсового в'яжучого. Однак для одержання пластичної суміші, що легко формується, необхідне додавання у випадку будівельного гіпсу 50− 70% води від маси гіпсового в'яжучого. Тому затверділий гіпс має високу пористість − 40−60%.

Тужавіння гіпсових в'яжучих речовин пов'язане з утворенням продукту гідратації CaSО4∙2H2О і зміною структури від коагуляційної, зі слабкими зв'язками між частинками, до кристалізаційної, з міцними контактами, зумовленими утворенням хімічних зв'язків між ними. Для прискорення тужавіння вироби з гіпсу піддають сушінню.

Гіпсоцементно-пуцоланові в'яжучі речовини. Гіпс становить основу в'яжучих речовин, запропонованих О.В. Волженським. їх одержують змішуванням у відсотках за масою: напівводяного гіпсу − 50−70, портландцементу − 15−25, активної мінеральної домішки − 10−25. У якості останньої використовують трепел, діатоміт і т.д., які складаються здебільшого з SiО2. Такі домішки названо пуцолановими. Вони потрібні для зв'язування вільного вапна, яке виділяється при взаємодії цементу з водою. У такому разі виключається утворення високосульфатного гідроалюмінату кальцію 3CaO∙Al2O3∙3CaSО4∙31H2О, яке супроводжувалося б значним збільшенням об'єму й руйнуванням цементного каменю. Гіпсоцементно-пуцоланові в'яжучі речовини використовуються при виготовленні санітарно-технічних кабін, стінових панелей та інших будівельних виробів.

 

Література: 1. §14.2 – 14.3

1. §

 

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