Вяжущие вещества

Вяжущие вещества довольно широко используются в строительстве в процессе  приготовления различных по составу бетонов и растворов, для изготовления строительных конструкций и изделий.

Вяжущие вещества принято делить на две группы:

1. Органическая группа.

2. Неорганическая группа.

К органическим вяжущим веществам относят смолы, битумы, пеки и дегти используемые широко для приготовления асфальтобетоннов, кровельных рулонных и штучных покрытий, а также  различных гидроизоляционных материалов. Органические вяжущие вещества гидрофобны, способны переходить в рабочее сотояние при размягчении в различных органических жидкостях или при нагревании.

К неорганическим вяжущим материалам относят гипс, известь, цемент используемые широко для приготовления различных по составу растворов и бетонов а также различные строительные изделия и конструкции. Неорганические вяжущие вещества это тонкомолотые материалы, которые при затворении водой образовывают пластично-вязкую массу способная постепенно превращаться в прочное камневидное тело.

Читать также на http://stroivagon.ru виды цемента.

Для неорганических вяжущих веществ характерны следующие признаки:

1. Гидрофильность.

2. Способность при затворении водой образовать легко формующуюся тестообразную пластичную массу.

3. Способность переходить в твердое состояние из тестообразного (пластичного) состояния.

Читать также на http://stroivagon.ru гипсовые вяжущие вещества

Неорганические вяжущие материалы

Неорганические вяжущие вещества включают воздушные, гидравлические и вяжущие автоклавного твердения.

Минеральные вяжущие вещества используемые широко в строительстве делят на три основные группы в зависимости от их основного свойства твердеть и длительно противостоять различным климатическим факторам:

Читать также на http://stroivagon.ru технология производства гипса

1. Воздушные вяжущие вещества.

2. Гидравлические вяжущие вещества.

3. Кислотостойкие вяжущие вещества.

 

 

Воздушные вяжущие вещества

Воздушные вяжущие вещества способны при взаимодействии с водой твердеть и превращаться постепенно в камневидное прочное тело, способное длительное время сохранять свою прочность в воздушной среде. Если систематически увлажнять изделия и строительные конструкции изготовленные на основе воздушных вяжущих веществ они быстро теряют свою прочность и разрушаются. К воздушным вяжущим веществам принято относить магнезиальные и гипсовые вяжущие, воздушную известь и глину.

По химическому составу воздушные воздушные вяжущие делятся на четыре группы:

◊ Известковые вяжущие, состоящие главным образом из окиси кальция CaO;
◊ Магнезиальные вяжущие, содержащие каустический магнезит MgO;
◊ Гипсовые вяжущие основой которых является сернокислый кальций;
◊ Жидкое стекло -силикат натрия или калия ( в виде водного раствора).

 

Гидравлические вяжущие вещества

Гидравлические вяжущие твердеют и длительное время сохраняют прочность ( или даже повышают ее) не только на воздухе но и в воде.По своему химическому составу гидравлические вяжущие вещества представляют собой сложную систему, состоящую в основном из соединений четырех окислов: CaO—SiO2—Al2O3—Fe2O3.

Эти соединения образуют три основные группы гидравлических вяжущих :

〉 Силикатные цементы, состоящие преимущественно ( на 75%) из силикатов кальция. К ним относят портландцемент и его разновидности-главные вяжущие современного строительства.

〈 Алюминатные цементы, вяжущей основой которых являются алюминаты кальция, главным из них является глиноземистый цемент и его разновидности.

〈 Гидравлическая известь и романцемент.

 

Кислотостойкие вяжущие

К этим вяжущим веществам относят кислотоупорный кварцевый кремнефтористый цемент, который представляет собой тонкомолотую смесь кремнефтористого натрия и кварцевого песка, затворяемую водным раствором калия или силиката натрия. Кислотостойкие вяжущие способны после начального твердения в воздушной среде сопротивляться довольно длительный период агрессивному воздействию органических и неорганических кислот ( кроме фтористо-водородной).

Органические вяжущие вещества 

Асфальт представляет собой природное органическое вяжущее вещество или искусственное. Состоит из смеси битума и минеральных материалов ( песчаник, известняк). Применяется в строительстве асфальт в виде смеси битума с песком, щебнем или гравием для строительства автомобильных дорог и аэродромов а также в качестве гидроизоляционного материала.

 

Битум представляет собой искусственное органическое вещество или природное и состоит из смеси высокомолекулярных углеводородов а также их производных которые содержат серу, азот, кислород и комплексные соединения металлов. В повседневной жизни битумы широко используются в жилищном и дорожном строительстве, химической и лакокрасочной промышленности.

 

Дегти -это органические вяжущие вещества которые состоят из высокомолекулярных ароматических углеводов  и их азотистых, серных и кислотных производных. Требования предъявляемые органическим вяжущим следующие:

1. Чтобы они обладали в период объединения с твердыми материалами достаточной вязкостью, позволяющей хорошо его обволакивать и смачивать образуя при этом водоустойчивую пленку. Чтобы они не теряли и изменяли свои свойства длительное время. Органические вяжущие используют для устройства городских улиц и дорог, для покрытия автомобильных дорог и аэродромов, для устройства различных проезжих частей и тротуаров, а также устройства полов в промышленных зданий и гаражей.

 

 

Вяжущие строительные материалы

Неорганические вяжущие материалы

Как уже отмечалось выше, к вяжущим относят вещества способные под влиянием внутренних физико-химических процессов переходить из жидкого или тестообразного состояния в твердое, при этом связывая в единое целое другие материалы. Вяжущие строительные материалы делятся на вяжущие воздушного отвердевания ( воздушные вяжущие ) и вяжущие водного отвердевания (гидравлические вяжущие).

1. Глина.

Самый распространенный вяжущий материал, воздушного отвердевания  применяемый при строительстве домов и их частей является глина. Глина это осадочная  порода в виде смеси пылевидных частиц величиной 0, 005-0,15 мм, частиц песка размером 0,15-5 мм, и глинистых частиц размером менее 0,005 мм.

Частицы величиной -001 мм и даже меньше называются тонкодисперсные и придают глинам способность во влажном состоянии образовывать пластичное тесто. В свою очередь это пластичное тесто может легко принимать заданную форму и сохранять ее после высыхания. После обжига пластичная масса из глиняного теста превращается в довольно прочный искусственный камень.

Глина имеет в своем составе различные минералы, поэтому встречается разных цветов. Глина является вяжущим материалом в составе глиняных растворов применяемых при производстве кирпичей и кладке печей и каминов.

Различают жирные, тощие и средние глины. Огнеупорная глина-шамот применяется при строительстве топливника печей и каминов.

2. Известь воздушная.(ГОСТ 9179-77).

Другим вяжущим материалом очень известным и широко используемым в строительстве является известь воздушная строительная (ГОСТ 9179-77). Получают путем обжига кальциевых и магнезиальных карбонатных горных пород :

известняков, доломитов, мела, мергелистых и доломитизированных известняков, ракушечника содержащего карбонат кальция CaCO3 и карбонат магния MgCO3. По виду основного окисла воздушная известь подразделяется на кальциевую, магнезиальную и доломитовую. Таким образом кальциевая известь содержит 70-90 % CaO и примерно 5 % MgO. Получают ее путем обжига в печах чистых кальциевых известняков.

Магнезиальная известь содержит до 20 % MgO а доломитовая до 40 % MgO. И магнезиальную и доломитовую извести получают путем обжига в печах доломитов и доломитизированных известняков.

Воздушную известь подразделяют на негашеную и гидратную ( гашеную), которую получают путем гашения кальциевой, доломитовой и магнезиальной извести. По фракционному составу известь разделяют на комовую и порошкообразную.

Негашеная комовая известь состоит из пористых кусков размером 5-10 см, имеющие плотность 3,1…3,3 г/см² и объемную массу 1600-2900 кг/м³. После гашения получают известковое тесто представляющее собой патстообразную массу с объемной массой 1400 кг/м³.

Порошкообразная известь получается путем помола или гашением ( гидратацией) комовой извести. Используется в дело с добавками или без добавок.

В качестве добавок используют гранулированные доменные шлаки, активные минеральные добавки и кварцевые пески.

Известь по способу гашения бывает трех основных видов:

быстрогасящаяся, среднегасящаяся и медленногасящаяся известь.

Более подробную информацию о извести и способах гашения вы сможете прочитать в следующих статьях:

а. Гашение извести

б. Строительная известь

3. Строительный гипс (ГОСТ 125-79).

Другой известный и очень распространенный вяжущий материал является гипс или алебастр. Представляет собой низкообжиговое вяжущее вещество, получаемое путем термической обработки природного гипсового камня, измельченного до и после этой обработки. Процесс твердения полуводного гипса  протекает в три стадии:

1. Растворение .

2. Коллоидация.

3. Кристаллизация.

Полуводный гипс на первой стадии растворяется и переходит в двуводный гипс с образованием насыщенного раствора. Растворимость кристаллогидрата сульфата кальция (2CaSO4 · 2H2O) примерно в пять раз меньше, чем сульфата кальция состава CaSO4 · 0,5H2O. При этом твердеющий гипс способен увеличиться в объеме (около 1%) а поверхность затвердевшего гипса становится гладкой и белой.

Если добавить в гипс пигменты, тогда можно получить гипсовые изделия любого цвета.Схватывание гипса должно начинаться не ранее чем через 4 мин от начала затворения теста. Конец схватывания -не ранее  чем через 6 мин и не позднее 30 мин от начала затворения теста. Схватывающуюся водогипсовую смесь нельзя перемешивать и трамбовать так как твердеющий гипс теряет при этом вяжущие свойства.
Более подробную информацию о гипсе можно прочитать в следующие статьи:

а. Технология производства гипса.

б. Гипсовые вяжущие вещества.

в. Алебастр строительный.

Гипс продается в мешках и бывает очень многих марок. От марки г-25 до марки г-5, что обозначает прочность на сжатие.Чем больше марка тем больше прочность, например гипс с маркировкой г-25-выдерживает прочность на сжатие до 25 кгс/см. Его недостаток состоит в том, что он имеет высокое водопоглощение при этом активно теряет в прочности.

Из гипса отливают различные фигурные формы, для оформления интерьеров домов.Также используется для изготовления различных блоков и плит используемые при кладке перегородок и вентиляционных шахт. Его хранят в мешках или навалом в сухих помещениях. Длительное время гипс хранить нельзя, потому что теряет в прочности и приходит в непригодность. Особенностью гипса является его способность к быстрому схватыванию.

Гидравлические вяжущие материалы

Эти вяжущие твердеют и набирают прочность и в воде и на воздухе. Вяжущие считаются гидравлическими, если они твердеют и сохраняют свою прочность в воде, только после определенной выдержки во влажном воздухе.

Цементы (ГОСТ 23464-79) являются самыми распространенными гидравлическими вяжущими. Прочность цемента характеризуется его маркой. Марка цемента определяется показателем предела прочности при изгибе образцов балочек размером 40 х 40 х 160 мм и сжатии их половинок. При этом образцы изготавливаются из пластичного цементного раствора состава 1:3 ( по массе:1 ч цемента к 3 ч песка) и испытанных в возрасте 28 суток.

По скорости схватывания различают:

1. Медленносхватывающиеся цементы.

2. Нормальносхватывающиеся.

3. Быстросхватывающиеся.

Также по скорости твердения различают цементы:

1. Обычные цементы.

2. Быстротвердеющие.

3. Особобыстротвердеющие.

В этой группе выделяют:

Портландцемент ГОСТ10178-76. Представляет собой тонкий порошок зеленоватого-серого цвета. Может поставляться с добавками или без них.

1. Без добавок-портландцемент,

2. С активными минеральными добавками до 20 % -портландцемент с активными минеральными добавками.

3. С добавками гранулированного шлака более 20 % -шлакопортландцемент,

4. С активными минеральными добавками свыше 20 % -пуццолановый портландцемент.

Стандартом установленно что при температуре 293 К (20 °С) начало схватывания портландцемента должно наступать не ранее 45 мин, а конец -не позднее 12 ч после затворения водой. Выпускают марок : 300; 400; 500; 600.

Шлакопортландцемент ГОСТ 10178-76.

Представляет собой вяжущее вещество способное твердеть на воздухе и в воде. Выпускают марок: 200; 300; 400; 500. У шлакопортландцемента объемная масса и плотность немного ниже чем у портландцемента. Это свойство позволяет его использование для приготовления бетонных смесей и растворов на предприятиях в больших объемах и доставлять на рабочие места транспортом не опасаясь того что схватывание наступит до начала укладки смеси.

Пуццолановый портландцемент ГОСТ 22266-76.

У этого вида вяжущего тонкость помола такая же что и у обычного портландцемента. Насыпная объемная масса разная, зависит от вида применяемых добавок. При добавке трасс или твердого туфа вяжущее имеет такую же объемную массу как и портландцемент. Если используют трепелы или диатомит, вяжущее имеет меньшую объемную массу -850-1150 кг/м³.

Сроки схватывания такие же как и у портландцемента, но при температуре ниже + 10 °С твердение резко замедляется.

Глиноземистый цемент. ГОСТ 969-77.

Является быстротвердеющим гидравлическим вяжущим веществом. Имеет вид тонкомолотого порошка светло-серого, коричневого, серо-зеленого и черного цвета. Цвет зависит от исходного сырья а также от способа обработки. Тонкость помола у этого вида вяжущего немного выше чем у портландцемента.

При просеивании через сито № 008 должно проходить не менее 90 % от массы пробы. Вяжущее требует больщего количества воды чем обычные цементы для приготовления теста нормальной густоты.

Более обширную информацию о гидравлических вяжущих материалах вы можете найти в следующих статьях:

1. Технология производства цемента.

2. Виды цемента

♣ Органические вяжущие материалы

К ним относят различные битумы и дегти темнокоричневого и черного цвета. Используют для устройства  гидроизоляционных работ. органические вяжущие вещества водонепроницаемы, водостойки, эластичны и стойкие к атмосферным влияниям. При нагревании вяжущие способны размягчаться ( разжижаться) а при охлаждении становятся более вязкими и даже твердыми.

В  первую очередь в эту группу можно выделить природные битумы и  битумы-продукты переработки нефти . По химическому составу битумы представляют собой высокомолекулярные соединения водорода, кислорода, азота и серы. Природные битумы могут образоваться в естественных условиях в результате отделения от нефти легких и средних по весу фракций (частей).

Но для нужд строительства используют главным образом твердые, полутвердые и жидкие нефтяные битумы (БН), которые делятся на дорожные , строительные и кровельные.

1. Битумы нефтяные строительные используют для различного вида строительных работ и выпускают следующих марок:

БН-50/50, БН-70/30, БН-90/10. Первая цифра показывает температуру размягчения а вторая показывает проникновение в битум иглы.

2. Битумы нефтяные кровельные  используют как пропиточные составы для изготовления рубероида и различных покрывочных мастик. Широко используют в основном для производства кровельных работ. выпускают трех марок: БНК-90/180 пропиточный, БНК- 90/40 и БНК-90/30 покровные.

Пропиточные битумы имеют температуру размягчения 40-50 °С, в то время как для покровных битумов температура размягчения составляет 85-90 °С.

Битумы марок БН-50/50, БН-70/30, БН-90/10 соответствуют битумам ранее выпускаемых марок БН-III, БН-IV, БН-V.Гарантийный срок хранения кровельных нефтяных битумов -один год со дня изготовления.

2. Каменноугольный пек -черное твердое и вязкое вещество. Является продуктом перегонки каменноугольного дегтя и имеет разную температуру плавления:

мягкий-45-50 °С, средний-65-75 °С, и твердый-75-90 °С. Считается что, чем больше в пеке антраценового масла, тем он мягче и наоборот,чем меньше тем он тверже. В строительстве пек  используют в смеси с тяжелым маслом для пропитки толя, для приготовления дегтевых мастик и других целей. При работе с пеком соблюдают осторожность так как при попадание на кожу мельчайшие его частицы вызывают ожоги. Лучшее время для работы с пеком это сумерки или пасмурная погода.

3. Каменноугольный деготь (каменноугольная смола)  представляет собой черную маслянистую жидкость с резким запахом. Получают каменноугольный деготь на коксохимических заводах как побочный продукт при коксовании угля. Используют широко в дорожном строительстве и для приготовления простейших кровельных мастик.