Machinewiremesh.ru

Стройка, мебель и декор
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

История цемента

История цемента

Что такое цементы? Это группа особых порошкообразных материалов искусственного происхождения, обладающих вяжущими свойствами, Взаимодействуя с обычной водой, соляными растворами и вообще с любой жидкостью, порошок цемента сначала преобразуется в полужидкую пластичную смесь, а затем твердеет до прочности, не уступающей прочности камня. Недаром полностью затвердевшую массы именуют цементным камнем.
Человек начал использовать первое натуральное вяжущее вещество, еще не имея представления об этом термине. На практике было замечено, что размокшей глине (и даже глинистой жирной земле) легко придать нужную форму, которая сохранится и после высыхания. Так появились первые постройки из глины — несовершенные по форме и не особо прочные, они стали далекими предками современных зданий. Воодушевленные открытием, люди стали экспериментировать с другими природными вяжущими.
Как и в других областях человеческих изысканий, в истории цемента были свои пионеры, значительно опережавшие время. Так, возле Дуная в Югославии (в современной географии) археологи нашли древнюю хижину, пол которой был. бетонным! Более 7 тысяч лет назад живший в каменном веке строитель залил пол смесью, слоем до 0,4м, в которую входили гравий и, как вяжущее — красная известь местных сортов. Находка действительно уникальная: повсеместное использование извести как вяжущего началось значительно позднее.
Строители древнего Египта, Китая и Индии еще в III тысячелетии до нашей эры знали о вяжущих свойствах природной извести и использовали ее, но не в столь широких масштабах. Предпочтение отдавалась искусственному компоненту с вяжущими способностями — гипсу. Парадоксальная на первый взгляд ситуация разъясняется просто: на Востоке издавна привыкли экономить дефицитное топливо, а для обжига извести его требовалось гораздо больше, чем для производства строительного гипса: для последнего вполне достаточной является температура от 150 до 190 градусов. Иногда эти материалы совмещались; по мнению ученых, знаменитые пирамиды фараонов возведены с помощью именно гипсово-известковых строительных растворов.
Гораздо активнее использовали известь древние греки: и в гидротехнических работах, и для отделки зданий. А чуть позже римляне практически полностью перешли на строительные растворы для кладки, приготовляемые на основе извести.
В пользу строительного гения мастеров Древнего Рима свидетельствует тот факт, что многие сооружения римской эпохи сохранились до наших дней. В записях того времени найдены первые «технологические описания», согласно которым изготавливались известковые смеси для строительства. Из тех времен пришел и термин «цемент пуццолановый»: именно римляне впервые использовали вулканический пепел, в огромных количествах залегающий возле городка Поццуолли.
Предки-славяне, жившие во времена Киевской Руси, также предпочитали в качсетве вяжущего известь разных сортов — благо, известняка на родных просторах хватало. Известняк сперва обжигали в особых, нарочно построенных печах, а затем укладывали в ямы для гашения. Уже тогда стройматериалы подвергались градации: обрабатывая чистый известняк, люди получали белую, «воздушную» известь, прекрасно подходящую для отделочных работ. Если же к известковой породе подмешивались глины, «на-гора» выходила так называемая серая известь — не столь красивая, но способная затвердевать даже при высокой влажности. Именно ее чаще всего применяли в растворах для скрепления каменной кладки. Впрочем, материалы могли и варьироваться — в зависимости от наиболее актуальных целей строительства; древние славяне руководствовались теми же рациональными соображениями, что и сегодняшние специалисты стройки.
Как наполнитель цементных растворов, на заре истории цемента применялась цемянка. Так называлась измельченные керамические и природные материалы различных фракций и различного происхождения: это могла быть как собственно керамика, так и толченая пемза (или туф), предварительно обожженная и молотая глина, немного позднее — растолченный бракованный кирпич. Не слишком мелкая кирпичная фракция делала раствор более устойчивым к трещинам и менее склонным к усадке, почти в пыль перемолотая глина добавляла гидравлических свойств. Повсеместно использовали толченый кирпич (сурки, как его называли), перемешанный с известью, в Индии и других древних странах. Возможно, древние люди более экономно относились к природным ресурсам: как ни странно, но натуральный песок почти не употреблялся как наполнитель при изготовлений строительных растворов. Его место занимала крошка алебастра, а как вяжущее наряду с известью использовался гипс.
Четыреста с лишним лет тому назад в Москве стали появляться профессиональные производители «семента» — сухой основы строительных растворов. Учрежденный в 1584 году «Каменный приказ» контролировал не только производство и заготовку стеновых материалов (камня, кирпича), но и известковое производство. Читая «рецепты» того времени, можно только поражаться фантазии и находчивости предков, стремящихся к наиболее качественному результату: для крепости в раствор добавляли не только классический белок яиц, но и творог, кровь быка, кизяк и другие порой совершенно неожиданные, но дававшие потрясающий эффект компоненты.
Начало 19 века ознаменовалось подведением научной базы под производство цемента. Немецкий профессор Иоганн Непомук Фукс, специалист в области химии и минералогии, в 1829 г. обнародовал результаты своих изысканий: для изготовления цемента (гидравлического) может подойти любой минерал кремнеземистой группы — после соответствующего обжига. То есть, вместе с реабилитированной глиной ряды сырья для цемента пополнили граниты и гнейсы, порфиры, слюда и полевой шпат. Конечно, свойством затвердевать в известковом растворе обладали и «чистые» представители кремнеземистых минералов — халцедон и горный хрусталь, но такие растворы стоили бы гораздо дороже, чем возводимое с их помощью сооружение.
У Фукса были предшественники, занимавшиеся исследования в своих областях. В 1812 году, пока Наполеон занимался войнами, инженер из той же Франции Луи Жозеф Вика выяснил: если смешать чистую известь с глиной в правильной пропорции, обжечь и измельчить, то при добавлении воды смесь превратится в камень безо всяких дополнительных компонентов. Через несколько лет этот же ученый поставил серию опытов, доказавших способность любых известково-глинистых минералов после воздействия высоких температур выделять вяжущую (гидравлическую) известь.
Продолжив свои исследования, Луи Вика сумел опытным путем подтвердить, что почти любая из глин при обжиге может трансформироваться в пуццолан — то есть, приобрести способность твердеть при попадании воды. Научные исследования мергелей, известняком и глин, залегающих на территории Франции, не только принесли известность ученому, но и резко двинули вперед французское производство в области цементов и гидравлической извести.
В отличие от интересующихся лишь наукой французских ученых, английский подданный Джеймс Паркер не только выяснил, что в устье Темзы находятся насыщенные глиной почвы, пригодные для изготовления цемента, но и получит патент на производство этого стройматериала. «Романский цемент» — так назвал свой продукт романтичный англичанин. Когда через несколько лет подобное открытие было сделано в Булони, французской провинции, название уже закрепилось. С тех пор все цементы этого типа носили имя «романские»; в основном, это были быстросхватывающиеся смеси, хотя и не без исключений. Увы, неоднородность глинисто-известковых залежей серьезно влияла на качество цемента, доставляя производителям значительные проблемы. Но, как всем известно, нет худа без добра: попытки преодолеть сложности привели к новым важнейшим открытиям.
Природа заботится о своих нуждах, а не о потребностях человека. В этом более сотни лет назад убедились производители цемента: известные залежи мергелей оказались весьма неоднородны по составу, что было крайне неудобно. Ведь если в известняке мало глины — из него получится отличная гидравлическая известь, если много — какой-то подвид гидравлического цемента. А что делать, если породы с разным содержанием глины беспорядочно перемешаны? Конечно, искусственно готовить смесь, которая станет наиболее оптимальной по составу. В свое время Вика доказал, что подобное возможно, но осуществили идею не легкомысленные французы, а практичные предприниматели Англии и России. Единственной данью первопроходцу осталось наименование прибора, позволяющего тестировать сроки отвердения цементных растворов: «игла Вика».
Наука и история всегда развивались за счет подвижников, и история цемента — не исключение. Российский ученый Е.Г. Челиев внес огромный вклад в отечественное строительное дело, выпустив в Петербургском издательстве уникальные книги: «Трактат об искусстве приготовлять хорошие строительные растворы» (1822) и «Полное наставление, как приготовлять дешевый и лучший мертель или цемент, весьма прочный для подводных строений (1825). В основу последней книги легли практические знания по более эффективному использованию вяжущих, накопленные в процессе разрушенного нашествием Наполеона Московского Кремля.
Как истинный патриот Российской Империи, Егор Герасимович просто не мог спокойно смотреть на разрушения, причиненные войной 1912 года. Восстанавливая после пожара столицу России, он усиленно искал наиболее качественный строительный скрепляющий раствор, чтобы восстановленные здания стояли «пуще изначальных». Энтузиазм увенчался открытием: Челиев обнаружил, что если смесь глины и извести накалять в горне «до жару белого», используя звонкие сухие дрова, то результатом станет спекшийся в единую массу совершенно новый продукт. При измельчении и последующем смешивании с водой, он имеет способность быстро отвердевать и отличную крепость. Стоит заметить, что «белый жар» — температура от 1100 до 1200 о С. А «новый продукт», открытый Егором Герасимовичем Челиевым — не что иное, как первый вид цемента в его современном понимании.
Не многие сегодня знают, что популярный портландцемент был изобретен за 30 лет до начала его широкого использования. Специалист по каменному строительству, англичанин Джозеф Aспдин, еще в 1824 году провел нехитрый опыт: у себя на кухне хорошенько нагрел в печи смешанные в определенных пропорциях известняк (привезенный с острова Портланд) и глину, и после измельчения результата получил порошок, великолепно отвердевающий при добавлении воды — гидравлический цемент. По достоинству оценено это изобретение было лишь в 1951 году, после Всемирной Лондонской выставки; с тех пор портландцемент всех разновидностей традиционно именуют «английским».
Ради исторической справедливости надо пояснить: вяжущее вещество, которое получил в результате своих опытов Аспдин, портландцементом в полной мере отнюдь не являлось — по крайней мере, в сегодняшнем понимании термина. По сути, это была всего лишь качественная, обожженная при более высоких температурах, разновидность романского цемента; к свойствам нынешнего портландцемента гораздо ближе смесь, рецепт которой описан в трудах Е. Г. Челиева. Более поздняя плеяда русских ученых подхватила и развила идеи Егора Герасимовича: над темой цемента работали А.А. Байков и Р.Л. Шуляченко, В.А. Кинд и П.П. Будников, В.Ф. Журавлев, В.Н. Юнг, С.И. Дружинин и другие умы нашего государства. Даже великий Дмитрий Иванович Менделеев, создавая книгу «Основы химии», уделил внимание цементам в связи с химией силикатов.
Советские времена оказались временем расцвета для отраслей науки, занимающихся цементов: руководство молодой страны прекрасно осознавало исключительную важность производства цемента для отечественной экономики. Развивались специализированные научные направления, возникали профильные организации, перспективам цементной отрасли уделялось огромное внимание.
Неразбериха 90-х и последующих годов привела к плачевному результату: практический и научный потенциал отрасли утрачен, как минимум, на 70-75%. И оставшейся четверти, кое-как поддерживающей научные разработки в области производства цемента, просто не выжить без серьезных инвестиций со стороны как государства, так и наиболее заинтересованной стороны — производителей современного цемента.

Читайте так же:
Как правильно замешивать цемент вручную

Вяжущие материалы

Используют для приготовления растворов или бетона. Делят на воздушные ( глина, строительная известь, гипс) и гидравличе­ские ( цемент, специальные вяжущие вещества). Воздушные твер­деют только на воздухе и размываются водой; гидравлические, начиная твердеть на воздухе, продолжают твердеть и в воде.

Глина состоит из различных минералов, поэтому бывает раз­ного цвета. Служит вяжущим материалом для приготовления глиняных растворов, применяемых при кладке печей, штукатурке, изготовлении кирпича, глинобитных стен, глиносоломенной кров­ли и других работах.

Различают тощие, средние и жирные глины. Тощие нередко применяют в чистом виде, получая обычный глиняный раствор, в средние по жирности добавляют немного песка, в жирные — много ( см. « Приготовление растворов»).

Огнеупорную глину применяют для кладки внутренних частей печи из огнеупорного или тугоплавкого кирпича.

Известь строительная может быть негашеной комовой ( кипел-ка) или молотой. Негашеная известь — это куски сероватого цве­та; молотая имеет вид порошка. При необходимости из кипелки можно приготовить известь-пушенку ( порошок). Известь подраз­деляют на быстрогасящуюся с началом гашения не более 8 мин, среднегасящуюся — не более 25 мин и медленногасящуюся — не менее 25 мин. Бывает кальциевой, магнезиальной и доломитовой, выпускается трех сортов.

Кипёлку молотую и пушенку следует хранить в сухих сараях с полами, поднятыми над землей не менее чем на 500 мм. Нега­шеная известь опасна в пожарном отношении: при попадании на нее небольшого количества воды начинает гаситься, развивая вы­сокую температуру, от которой загорается древесина.

Известь гасят в тесто или пушенку. Пушенку добавляют в су­хие засыпки, предохраняя их от разведения различных насекомых и грызунов.

Известь-тесто можно хранить в закрытых ямах неограничен­ное время. Чем длительнее хранение, тем выше качество теста. Срок хранения извести-пушенки также не ограничен. Молотую же известь-кипелку необходимо использовать в течение 30 суток со дня выпуска.

Читайте так же:
Машины для перевоза цемента

Для гашения извести в пушенку с небольшого участ­ка земли снимают растительность, выравнивают его и рассыпают по нему известь-кипелку слоем 100 — 150 мм. Чтобы известь не загрязнялась землей, ее лучше гасить на деревянных щитах. За­тем ее поливают из лейки водой из расчета 600 — 700 л воды на 1 м 3 извести. При большем количестве воды известь гасится в тесто. Хранить гашеную известь лучше в закрытых ларях.

Для гашения извести в тесто роют в земле твориль-ную яму глубиной 1,5 — 2 м, объемом 2,5 м 3 на 1 т извести-кипелки. Стены ее рекомендуется обшить досками. Над ямой под наклоном ставят гасильный ящик длиной 2 м, шириной 1 — 1,5 и высотой 0,4 — 0,5 м. В той стороне ящика, которая обращена к творильной яме, делают отверстие ( леток) размером 250X250 мм. -С внешней стороны отверстия прибивают пазы и делают задвижг ку, с внутренней его закрывают сеткой с ячейками 10X10 мм ( можно и мельче).

Перед гашением извести задвижку закрывают, после гашения открывают. Проходя через сетку, известковое молоко процежива­ется. Под летком желательно закрепить вторую сетку с ячейками 5X5 мм — для задержания непогасившихся кусочков извести и получения более чистого теста.

Неправильное гашение любого вида извести снижает ее каче­ство, уменьшает выход теста.

Гасить известь следует так.

Быстрогасящаяся известь. В гасильный ящик не более чем на ¼ его высоты загружают известь. Затем ящик до поло­вины насыпанного слоя заливают водой ( для определения коли­чества воды известь можно отвести в сторону). Как только над известью начнут появляться водяные пары, а куски извести рас­сыпаться, ее тщательно перемешивают веслом и постепенно до­бавляют воду. Погасив известь, ее разбавляют, чтобы-при пере­мешивании получилось однородное известковое молоко, которое через леток сливают в творильную яму.

Среднегасящаяся известь. Насыпанную в ящик из­весть разравнивают и заливают водой до половины высоты насы­панного слоя. Как только куски извести начнут рассыпаться, га­шение ее продолжают в той же последовательности, как было указано выше.

Медленногасящаяся известь. В гасильный ящик не более чем на ¼ его высоты насыпают слой извести. Затем ее начи­нают постепенно увлажнять водой из лейки. Когда на кусках извести появятся трещины, что говорит о начавшемся процессе гашения, воду следует добавлять небольшими порциями, причем так, чтобы не охладить известь. Полученное тесто перемешивают, добавляют воду до получения известкового молока и сливают ее в творильную яму.

После гашения остаются куски извести — недожог и пережог. Их надо собрать в отдельный ящик, расколоть куски на две-три части и залить водой. Через определенное время некоторые из них погасятся, а остальные выбрасывают.

В гашеную известь добавляют воду, все перемешивают, а яму закрывают досками. Когда с поверхности извести исчезнет вода, доски снимают, а известковое тесто засыпают просеянным через частое сито песком слоем 200 мм. Чтобы тесто не замерзло зи­мой и не потеряло своих вяжущих свойств, сверху песка насы­пают землю слоем не менее 600 — 700 мм. Яму огораживают и выдерживают в ней известь, пока погасятся все мельчайшие ча­стицы ( непогасившиеся частицы, попадая в раствор, могут вы­звать в нем дутики).

Для кладочных растворов известковое тесто выдерживают не менее двух недель, для штукатурных — месяц.

Выход известкового теста зависит от качества -извести-кипел-ки. Из 1 кг первого сорта получают не менее 2,2 л густого извест­кового теста, из второго — не менее 2 и из третьего — не ме­нее 1,5 л.

Известь можно заменить отходами промышленности — подзо­лом, окшарой или карбидным илом.

Подзол — отходы кожевенной промышленности ( известь треть­его сорта, смешанная с волосом). Подзол процеживают сквозь сито с ячейками не крупнее 10Х10 мм, удаляя кусочки кожи и т. д.

Окшара — отходы текстильной промышленности ( известь третьего сорта, смешанная с мелким шерстяным волосом). Как и подзол, требует процеживания сквозь сито. В свежем виде содержит до 2,5% хлора, вредного для организма человека. До употребления в дело надо выдержать в течение 5 — 6 месяцев в отвалах или ящиках на открытом воздухе до полного удаления хлора.

Подзол и окшара, смешанные с волосом, позволяют получить армированные растворы, которые почти не трескаются.

Карбидный ил — отходы карбида кальция при получении аце­тилена ( известь второго сорта, синеватого оттенка). Применять можно лишь после исчезновения запаха ацетилена, для чего его выдерживают на открытом воздухе в течение одного-двух ме­сяцев.

Цементы применяют для изготовления бетонных и железобе­тонных конструкций, приготовления строительных растворов вы­сокой прочности. Различают портландцемент, пластифицирован­ный портландцемент, шлакопортландцемент, пуццолановый порт­ландцемент. Все эти цементы имеют различные марки:

портландцемент — 400, 500, 550 и 600, быстротвердеювдий портландцемент — 400 и 500;

шлакопортландцемент — 300, 400 и 500; быстротвердеющий шлакопортландцемент — 400.

Цементы — лучшие вяжущие гидравлические вещества, твер­деющие на воздухе и в воде. Схватываются они не очень быстро и твердеют довольно длительное время ( обычно в течение 28 су­ток). Начало схватывания должно наступать не ранее 45 мин, конец — не позднее 12 ч после затворения теста.

Марку цемента определяют так. Готовят раствор из 1 части цемента, например марки «300 », и 3 частей специально подобран­ного песка. Выдерживают его в нормальных условиях 28 суток, после чего он должен выдерживать нагрузку. на сжатие не менее 300 кг на 1 см. Кроме цементов, промышленность выпускает и другие вяжущие вещества.

Вещества вяжущие известьсодержащие гидравлические имеют четыре марки: 50, 100, 150 и 200. В дальнейшем эти вяжущие ве­щества будут рассматриваться нами как цемент.

Эти вяжущие вещества пригодны для приготовления различ­ных растворов. Известково-шлаковое в основном применяют для работы с изделиями, постоянно находящимися во влажных усло­виях, а известково-пуццолановое — в кладочных растворах, также находящихся в условиях постоянной высокой влажности. Сухие смеси для растворов надо хорошо перемешивать.

Цемент и вяжущие вещества продают навалом или в бумаж­ных мешках с указанием марки. Хранят их в сухих местах не более 6 месяцев. Даже при самом тщательном хранении цемент в течение года может потерять до 40% прочности.

Читайте так же:
Вода с цементом для емкости

В малоэтажном строительстве для приготовления растворов можно применять цементы низких марок — от 300 и ниже.

Гипс строительный ( старое название алебастр) — достаточно тонкий порошок белого или сероватого цвета, изготовляемый из гипсового камня -путем обжига и помола или помола и обжига. Выпускается трех сортов. Начало схватывания гипса должно на­ступать не ранее 4 мин, конец — не ранее 6 мин, но не позднее 30 мин после затворения теста.

Выпускается 12 марок. Для строительных работ применяют гипсы от марки Г-5 до марки Г-25, т. е. выдерживающие на сжа­тие от 5 до 25 кг/см 2, но можно применять и более- высокие марки. Самая высокая марка гипса — 250 кгс/см 2.

Гипс, добавленный в известковый раствор, ускоряет его схва­тывание и увеличивает, прочность. Такой раствор называют из-вестково-гипсовым.

Из гипса отливают также различные плиты и блоки, например гипсошлаковые.

Из-за быстрого схватывания большие порции гипса употре­бить в дело практически невозможно. Поэтому в него добавляют различные замедлители — известковый раствор, животный клей ( в виде клеевой воды крепостью от 0,5 до 2%), на котором и за­творяют гипс. Чем больше в воде клея, тем длиннее сроки схва­тывания гипса. При схватывании и твердении гипс увеличивается в объеме до 1%, что имеет важное практическое значение при многих строительных работах.

Гипс продают мешками или россыпью ( навалом). Хранить его надо в сухих местах с полами, поднятыми от уровня земли не менее чем на 50 см. От длительного хранения гипс перестает схватываться и не может быть применен в дело.

Известь для изготовления цемента

Адрес:
г. Москва, Октябрьское Поле, ул. Берзарина, д. 23, отдельный вход с торца здания.

Вы можете связаться с нами по e-mail .

ВЯЖУЩИЕ МАТЕРИАЛЫ

Неорганические вяжущие — гипсовый цемент, известь, портландцемент и глина — под влиянием внутренних физико-химических процессов способны превращаться из жидкого или тестообразного состояния в твердое, связывая при этом в единое целое другие материалы.

Различают два вида вяжущих материалов — твердеющие только на воздухе — воздушные и материалы, на свойства которых после начала схватывания вода не может оказать отрицательного воздействия, а в некоторых случаях оказывает даже положительное воздействие — гидравлические. К воздушным относится глина, гипс и воздушная известь ( во влажных условиях они размокают и теряют прочность). К гидравлическим — гидравлическую известь и цементы.

Гипсовый цемент. Гипсовые цементы изготавливаются из природного гипсового камня путем дробления, измельчения, обжига в тигельной или непрерывно действующей печи и помола полученного продукта в тонкий порошок. Температура обжига не превышает 190° C, так что дегидратация гипса оказывается неполной. При схватывании гипсового цемента происходит гидратация с возвратом к исходной форме природного гипса (гидратированного сульфата кальция). Гипс — превосходный огнестойкий материал. Под действием огня выделяется гидратационная вода, и поверхность гипса покрывается порошком, защищающим глубинные слои. Стены и потолки помещений часто облицовывают гипсовыми листами.

Цемент

Цемент — наиболее распространенный вяжущий материал, позволяющий получать изделия и конструкции высочайшей прочности. Цемент — результат мелкодисперсного измельчения продуктов спекания одного из видов глины — мергеля или смеси известняка и глины. Процесс спекания ведется в специальных печах.

При измельчении к продуктам спекания делаются дозированные добавки гипса, шлака, песка и других компонентов, что позволяет получать цемент с самыми различными свойствами.

В зависимости от исходного сырья и введенных добавок цементы подразделяют на портландцементы и шлакопортландцементы. Среди потрландцементов выделяют быстротвердеющие и портландцементы с минеральными добавками.

Бетонные конструкции, в которых используется та или иная марка цемента могут приобретать уникальные свойства. Прежде всего это особо прочные бетоны, например, для взлетных полос аэродромов и ракетно-стартовых площадок, морозо-, огне- и солеустойчивые марки. Для обозначения максимальных прочностных качеств цемента применяется понятие марка. Марка 400 обозначает, что в заводской лаборатории при пробном испытании затвердевшего цементного кубика с ребром 100 мм при раздавливании на прессе он выдержал нагрузку не менее 400 кг/см 2 . Наиболее распространенными являются марки от 350 до 500. Изготавливаются же марки цемента до 600-й и даже 700-й марки.

Все цементы имеют достаточно быстрое время твердения. Начало твердения — схватывания — лежит в пределах 40 – 50 мин, а конец твердения около 10 – 12 часов.

Портландцемент

Изобретение портландцемента было запатентовано в 1824 Дж. Эспдином, каменщиком из Лидса (Англия), который дал ему это название, поскольку цемент походил на природный камень, добывавшийся на о. Портленд. Портландцемент по масштабам своего применения уступает лишь стали.

Портландцемент изготавливается совместным тонким измельчением клинкера, гипса и активных добавок. (Клинкер состоит в основном из силикатов кальция и получается обжиганием до спекания сырьевой смеси из известняка и глины.) В работе с портландцементом важное значение имеет проверка качества. Она проводится с образцом чистого цементного теста, помещаемым в автоклав. По увеличению длины образца можно судить о расширении цемента при схватывании. Объемный вес портландцемента в рыхлом состоянии равен 1000 – 1100 кг/м 3 , а в уплотненном — 1400 – 1700кг/м 3 . Удельный вес колеблется в пределах 3,05 – 3,15 г/см 3 .

Прочные цементы . Разработаны цементы, прочность которых выше, чем обычных гидравлических, в том числе и портландцементов, и в отдельных случаях приближается к прочности керамических материалов. Главным принципом при их разработке было уменьшение отношения воды к цементу при сохранении необходимой пластичности цементного теста.

Известь

Известь выпускается в двух видах: негашеная и гидратная. Негашеная известь получается обжигом известняка CaCO3 в непрерывно действующих печах (при температуре 900 – 1000°C) для удаления диоксида углерода. Негашеная известь имеет марки 4,10,25,50 и служит для приготовления кладочных растворов, а также для изготовления силикатного бетона и кирпича. Гидратная известь Ca(OH)2 производится на заводах путем размельчения комовой негашеной извести, смешивания ее с водой и превращения в сухой хлопьевидный порошок. На строительной площадке негашеную известь необходимо загасить добавлением воды, а затем выдержать (не менее двух недель) перед смешиванием с песком для образования известкового раствора. Гидратную же известь достаточно смешать с песком, чтобы получить раствор. Поскольку она имеет вид порошка, ее легче смешивать с песком. Но раствор из гидратной извести не столь пластичен, как из негашеной. Затвердевание известкового раствора обусловлено поглощением диоксида углерода CO2 из воздуха. При этом избыточная вода испаряется, замещаясь диоксидом углерода, и гидратная известь снова превращается в CaCO3, причем эта реакция протекает только в присутствии избытка влаги. Но известковый раствор не твердеет под водой, так как ему для этого нужен диоксид углерода из воздуха. Раствор для кирпичной кладки содержит около 2,5 части (по объему) песка на 1 часть извести. При производстве штукатурных работ известковый раствор можно наносить на протяжении нескольких дней в три слоя (обрызг, грунт и накрывка), причем последний слой часто делается смесью гидратной извести с гипсовым цементом.

Читайте так же:
Как приготовить цемент без бетономешалки

Глина

Глина — это мягкая, мелкодисперсная разновидность горных пород. При разведении водой образует пластичную массу, легко подвергающуюся любому формообразованию. При обжиге глина спекается, твердеет и превращается в камневидое тело, а при более высоких температурах обжига расплавляется и может достичь стекловидного состояния.

В зависимости от примесей глина принимает разный цвет окраски. Наиболее ценный сырьевой вид глины — белая глина — каолин. Глина имеет свойство впитывать воду до определенного предела, после которого она уже не в состоянии ее впитывать или пропускать через себя. Это свойство глины используется для создания насыпных гидроизоляционных слоев.

В зависимости от стойкости глины к температуре выделяют глины лекгоплавкие, тугоплавкие и огнеупорные. Их температуры плавления соответственно: 1380, до 1550 и выше 1550 градусов. Чистый каолин плавится при температуре выше 1750 градусов. Тугоплавкие глины служат сырьем для изготовления огнеупорных материалов.

Известково-пуццолановый цемент, производство и применение известково-пуццоланового цемента.

Известково-пуццолановым цементом называется гидравлическое вяжущее вещество, получаемое путем совместного помола высушенных активных минеральных добавок с известью (негашеной, гашеной — пушонкой или гидравлической) или тщательным смешением в сухом виде тех же раздельно измельченных материалов.

Обычно весовое содержание извести в известково-пуццолановом цементе колеблется от 10 до 30%. Наилучшую (оптимальную) дозировку извести и добавки устанавливают опытным путем в зависимости от прочности изготовленных растворов. Для повышения воздухостойкости содержание извести в известково-пуццолановом цементе увеличивают до 50% и более. При изготовлении известково-пуццолановых цементов для регулирования их свойств добавляют гипс (не более 5% от веса всей смеси). В данном случае гипс ускоряет схватывание и твердение. Для улучшения свойств известково-пуццолановых цементов к ним добавляют портландцемент и некоторые другие вещества.

К известково-пуццолановым обычно относят цементы, изготовленные из смеси извести с активными минеральными добавками вулканического происхождения (трасс, пепел, пемза и др.), или с гидравлическими добавками осадочного происхождения (трепел, опока, диатомит), или с активными кремнеземистыми отходами.

Производство всех видов известково-пуццолановых цементов и других вяжущих, получаемых из смеси извести и активных минеральных добавок (известково-шлаковый, известково-зольный цемент и др.) в основном одинаково и сводится к следующим операциям: дроблению и сушке добавки, дроблению гипса, дроблению или гашению в пушонку извести и совместному помолу всех трех компонентов в шаровой мельнице. Совместный помол дает лучшие результаты, чем раздельный помол всех материалов с последующим их смешением, так как обеспечивает более тесное смешивание и получение однородной смеси.

Гашеную известь-пушонку необходимо применять в сухом виде, поскольку влажные материалы налипают на мелющие шары и стенки мельницы. Это сильно уменьшает производительность установки, а при известном предельном содержании влаги делает невозможным совместный помол извести и добавки. Приготовление же сухой пушонки несколько усложняет производство. Если же применять в качестве исходного материала известь-кипелку, то все эти явления устраняются, так как кипелка реагирует с влагой, которая может оставаться в недостаточно высушенных добавках.

Твердение известково-пуццолановых цементов при затворении водой основано на взаимодействии извести с аморфным кремнеземом добавки, в результате чего образуется гидроосиликат кальция: xCaO+Si02+ n H20=xCaO*Si02* n Н2О. Возникающий в гелеобразном состоянии гидросиликат с течением времени уплотняется, затвердевает и связывает отдельные зерна мелких и крупных заполнителей в растворе и бетоне. В начале известь адсорбируется на поверхности активного кремнезема добавки, а затем она вступает с ним в химическое взаимодействие.

В системе СаО — Si02 — Н2О в зависимости от температуры среды, дозировки извести, вида исходных материалов и длительности взаимодействия могут образовываться различные гидросиликаты кальция, отличающиеся по составу (по основности, т. е. по соотношению СаО*Si02, и по гидратности, т. е. по количеству молекул связанной воды, приходящихся на одну молекулу Si02), по структуре (гелеобразное или кристаллическое вещество), а следовательно, и по вяжущим свойствам.

В процессе твердения известково-пуццолановых цементов в условиях обычных температур образуется однокальциевый гидросиликат типа CSH (В). При большом содержании извести возможно образование и двухкальциевого гидросиликата C2SH2. Этот гидросиликат, как уже указывалось, устойчив лишь при наличии в окружающей среде насыщенного раствора извести. Если же концентрация извести в окружающем растворе уменьшается (это происходит при твердении известковых цементов по мере связывания извести), то двухкальциевый гидросиликат разлагается с образованием однокальциевого гидросиликата и извести. Выделившаяся известь вступает в реакцию с новыми порциями кремнезема, образуя гидросиликат кальция.

В твердеющем известково-пуццолановом цементе гидросиликаты представляют собой гелеобразное вещество, в котором под электронным микроскопом при очень большом увеличении удается различить микрокристаллическую спутанно-волокнистую массу. С течением времени возникшие новообразования уплотняются и частично кристаллизуются.

В некоторых активных минеральных добавках наряду с активным кремнеземом содержится и активный глинозем, который, соединяясь с гидратом окиси кальция, дает гидроалюмнат: хСаО+Аl2 O 3+ nH 2 O =хСаО+* Аl2 O 3* n Н2О. Вначале, по-видимому, образуются гексагональные гидроалюминаты кальция переменного состава, переходящие с течением времени в кубический трехкальциевый гидроалюминат.

При твердении в водной среде прочность известково-пуццолановых цементов увеличивается в течение длительного времени. В воздушно-сухой среде повышение прочности известково-пуццолановых цементов через определенный период прекращается, а достигнутые величины предела прочности при сжатии и растяжении даже снижаются.

В. Н. Юнг указывает, что аморфная масса уже успевших образоваться гидросиликатов, высыхая, сморщивается и дает усадку, вследствие чего нарушается сцепление между ней и песком и появляется много мельчайших трещин, причем углекислота воздуха разлагает аморфные образования гидросиликатов кальция и превращает их в порошкообразную, не обладающую вяжущими свойствами смесь углекислого кальция и кремнезема: хСаО*Si02* n Н2О+СО2-х СаСО3+Si02+ n Н2О. У цементов на основе вулканических гидравлических добавок воздухостойкость несколько выше. Следует отметить, что воздухостойкость вяжущих веществ, твердение которых основано на образовании гидросиликатов кальция, зависит от их состава и структуры.

Читайте так же:
Как отмыть цемент от пластмассы

Для нормального хода процесса твердения известково-пуццолановых цементов в наземных сооружениях необходимо, чтобы твердеющие цементы длительное время находились во влажной среде, для чего их периодически поливают водой. Чтобы повысить воздухостойкость известково-пуццолановых цементов, к ним добавляют 10-20% цемента или увеличивают содержание в них извести до 50% и более для вяжущих на основе трепела, диатомита или опоки и не менее чем до 40% для вяжущих на основе активных минеральных добавок вулканического происхождения и обожженных глинистых пород. Воздухостойкость повышается также при добавке гипса, хлористого кальция, хлористого натрия и некоторых других солей (в количестве 1-5 %) или замене воздушной извести гидравлической. Затвердевшие на известково-пуццолановых цементах растворы или бетоны относительно стойки в пресных и сульфатных водах, так как при правильно выбранных дозировках извести и добавки и при достаточно длительном предварительном твердении в затвердевших paствopax не будет содержаться Са (ОН)2, а в ряде случаев отсутствует или будет содержаться в малом количестве и гидроалюминат кальция.

Известково-пуццолановые цементы в обычных условиях твердеют весьма медленно. Прочность их нарастает в течение длительного времени. Процесс твердения изделий из известково-пуццолановых цементов можно ускорить при помощи автооклавной обработки. Образующиеся при запаривании под давлением в автоклавах кристаллические гидросиликаты значительно более стойки в воздушной среде. Таким образом, запаривание под давлением наряду с повышением механической прочности увеличивает также воздухостойкость известковых цементов. Обработка путем атмосферного давления в пропарочных камерах также ускоряет твердение известково-пуццолановых цементов, но в меньшей степени, чем автоклавная обработка.

Ускоряет схватывание и твердение известково-пуццолановых цементов и добавка двуводного гипса или полугидрата, а так же цемента. Аналогичным образом влияет добавка хлористого кальция и некоторых других солей.

Известково-пуццолановые цементы требуют возможно более тонкого помола, так как при этом увеличивается поверхность взаимодействия извести с добавкой. По СНиП остаток на сите № 008 должен быть не более 15% просеиваемой пробы. Объемный вес известково-пуццолановых цементов невысок: он колеблется в пределах 500-800 кг/м 3 в рыхлом состоянии и 800-1100 кг/м 3 в уплотненном. Удельный вес также мал; в зависимости от использованной добавки он составляет 2,1-2,7.

Известково-пуццолановый цемент представляет собой рыхлый, очень подвижный порошок, поэтому, в него легко проникают влага и углекислота воздуха, превращающие известь в углекислый кальций, что понижает прочность вяжущего. Поэтому лучше использовать его возможно быстрее, во всяком случае, не позже чем через месяц после изготовления. Из-за подвижности известково-пуццоланового цемента его нельзя транспортировать навалом, а необходимо перевозить в таре.

Известково-пуццолановые цементы медленно схватываются: начало схватывания обычно наступает не ранее 5-8 ч., а конец примерно через 20-30 ч. При использовании негашеной извести схватывание наступает быстрее. Эти цементы должны равномерно изменяться в объеме при испытании кипячением и в парах воды. Если они изготовлены на кипелке, то нужно особенно тщательно наблюдать за изменением объема. При твердении, известково-пуццолановых цементов на основе пушонки на воздухе наблюдаются значительные усадочные деформации; применение негашеной извести уменьшает величину усадки.

Количество связываемой извести и прочность растворов из известково-пуццолановых цементов зависят от активности и физической структуры добавки. Более активные добавки вводят в известково-пуццолановые цементы, в меньшем количестве. Вместо общего названия «известково-пуццолановый цемент» целесообразно применять наименования, характеризующие состав цемента, например известково-трепельный, известковый цемент и т. п., или называть их так: известковый цемент на основе добавок осадочного происхождения и известково-пуццолановый цемент на основе добавок вулканического происхождения.

В зависимости от механической прочности известково-пуццолановый цемент делится на три марки: 50, 100 и 150. Обозначения марок соответствуют пределу прочности при сжатии через 28 суток, причем образцы хранятся 7 суток во влажной среде и 21 сутки в воде. По ГОСТ 2544-44 предел прочности при сжатии образцов стандартного изготовления из раствора жесткой консистенции состава 1 : 3 по весу через 7 суток после изготовления, при хранении их во влажной среде, должен быть не ниже 20; 40 и 70 кг/м 2 , а при растяжении 4; 6 и 8 кг/м 2 соответственно для марок 50; 100 и 150. Испытание прочности известково-пуццоланового цемента на заводах через 28 суток обязательно лишь для контроля производства и изучения роста прочности цементов во времени.

Приведенные данные по прочности известково-пуццолановых цементов относятся к трамбованным образцам, изготовленным из растворов жесткой консистенции; на практике же в большинстве случаев применяют растворы пластичной консистенции с более высоким водоцементным отношением. Соотношение между величинами прочности образцов из растворов жесткой и пластичной консистенции для разных цементов различно, поэтому желательно кроме предусмотренного стандартом испытания трамбованных образцов из раствора жесткой консистенции испытывать и образцы из раствора пластичной консистенции. В последнем случае приведенные марки известково-пуццоланового цемента будут примерно равны соответственно маркам 25; 50 и 75. Вяжущие на негашеной извести более прочны.

Особенностью известково-пуццолановых цементов является их высокая водопотребность (по сравнению с цементом и некоторыми другими вяжущими веществами). Наибольшая водопотребность характерна для цемента с добавками осадочного происхождения. Водоцементное отношение в тесте нормальной густоты для известково-пуццолановых цементов с диатомитом и трепелом колеблется в пределах 0,50-0,70, а для цементов с добавками вулканического происхождения 0,30-0,40, тогда как для цемента эта величина составляет 0,25-0,30. Такая водопотребность известково-пуццоланового цемента объясняется большими гигроскопичностью и водоудерживаюющей способностью этих добавок. Связующая способность известково-пуццолановых цементов больше, чем у цемента, но меньше, чем у извести. Они допускают введение значительного количества заполнителей.

Растворы и бетоны на известково-трепельном цементе характеризуются низкой морозостойкостью. Несколько выше морозостойкость известково-пуццолановых цементов на основе вулканических добавок.

Известково-пуццолановые цементы целесообразно применять преимущественно для растворов и бетонов низких марок в подземных или подводных сооружениях и для изготовления изделий с применением тепловлажностной обработки. Использовать эти цементы в надземных сооружениях можно только при систематическом увлажнении впервые сроки твердения.

Не рекомендуется применять известково-пуццолановые цементы при пониженных температурах (ниже + 10°С без искусственного обогрева), так как при этом сильно замедляется и без того медленно идущий процесс твердения. Не рекомендуется также использовать известково-пуццолановые цементы для возведения конструкций, подвергающихся систематическому попеременному замораживанию и оттаиванию или увлажнению и высыханию.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector