Твердение гашеной извести

Известковое тесто состоит из насыщенного водного раствора Са(ОН)2 и мельчайших нерастворившихся частиц извести. По мере испарения из него воды образуется пересыщенный раствор Са(ОН)2, из которого выпадают кристаллы, скрепляющие отдельные частицы в единый монолит. При этом происходит усадка твердеющей системы, которая в определенных условиях (например, при твердении известковой смеси на жестком основании — штукатурный слой) может вызвать растрескивание материала. Поэтому известь всегда применяют с заполнителями (например, известково-песчаные растворы) или в смеси с другими вяжущими в роли пластификатора.

Известковое тесто, защищенное от высыхания, неограниченно долго сохраняет пластичность, т. е. у извести отсутствует процесс схватывания. Затвердевшее известковое тесто при увлажнении вновь переходит в пластичное состояние (известь — неводостойкий материал). Однако при длительном твердении (десятилетия) известь приобретает довольно высокую прочность и относительную водостойкость (например, в кладке старых зданий). Это объясняется тем, что на воздухе известь реагирует с углекислым газом, образуя нерастворимый в воде и довольно прочный карбонат кальция, т. е. как бы обратно переходит в известняк:

Са(ОН)2 + С02 -» СаС03 + Н20

Процесс этот очень длительный, и полной карбонизации извести практически не происходит, хотя поверхностная карбонизация протекает достаточно быстро. Существует мнение, что при длительном контакте извести с кварцевым песком в присутствии влаги между этими компонентами происходит взаимодействие с образованием контактного слоя из гидросиликатов. Это также повышает прочность и водостойкость бетонов и кирпичной кладки на извести, имеющих возраст более 200…300 лет.

12. Сформулируйте определение понятия «магнезиальные вяжущие вещества. Какие группы природных и техногенных минеральных ресурсов используют в качестве сырья для получения магнезиальных вяжущих веществ? Перечислите основные свойства магнезиальных вяжущих веществ, стадии их технологии и области применения

Магнезиальными вяжущими называют порошкообразные материалы, в состав которых входит оксид магния. Сырьё магнезит( MgCO₃) и доломит( CaCO3•MgCO3).

Каустический магнезит - порошкообразное вяжущее вещество состоящее из MgO и примесей. Производство: дробление магнезита, обжиг щебня при температуре 700... 800°С во вращающихся или шахтных печах и помола в шаровых мельницах. При обжиге происходит разложение магнезита: МgСО₃ → МgO+СО₂. При затворении водой каустический магнезит практически не твердеет, поэтому его затворяют водными растворами хлористого магния или сернокислого магния. Схватывание и твердение обусловлено гидратацией MgO: МgO + Н₂ О → Мg(ОН)₂. В растворах процессы схватывания и твердения ускоряются. Начало схватывания наступает не позднее 20 мин, а конец - не позднее 6 ч. При испытании образцов из раствора состава 1: 3 через 28 сут твердения на воздухе прочность при сжатии составляет 40-60 МПа.

Каустический доломит - вяжущее вещество, состоящее в основном из MgО и СаСО₃. Производство: обжиг доломита 650 - 750^оС с последующим помолом продукта обжига. CaCO3•MgCO3→ МgO+ СаСO₃ +СО_2.

Вяжущее затворяется растворами тех же солей, что и каустический магнезит. Каустический доломит содержит обычно менее 25% МgO, поэтому прочность образцов при сжатии, изготовленных из растворной смеси состава 1: 3 жесткой консистенции, в возрасте 28 сут (10-30 МПа) ниже прочности образцов на основе каустического магнезита.

Применение: На основе каустического магнезита и доломита можно получать высококачественные строительные материалы с органическими заполнителями (стружкой, опилками) – ксилолит и фибролит. Фибролит изготавливают из смеси магнезиального вяжущего и древесной стружки длиной не более 500 мм, шириной 1-5 мм и толщиной 0, 2-0, 7 мм. Из фибролита производят теплоизоляционные, конструкционно-теплоизоляционные и акустические плиты. Ксилолит на магнезиальном вяжущем содержит древесные опилки размером не более 5 мм. Используется при устройстве наливных теплых полов, для изготовления плит и подоконных досок.

13. Сформулируйте определение понятия «жидкое стекло». Перечислите основные стадии получения «жидкого стекла». Ответ мотивируйте приведением химических реакций соответствующих процессов. Укажите основные области применения «жидкого стекла»

Жидкое стекло получают путем обработки водяным паром технического продукта, называемого растворимым стеклом. Растворимое стекло – это прозрачный сплав, состоящий из силикатов натрия или калия: R₂ O·nSiO₂, где R₂ O – оксиды Na₂ O или К₂ O. Состав растворимого стекла может изменяться в широких пределах.

Одной из качественных характеристик вяжущего является кремнеземистый модуль – отношение числа молей кремнезема к числу молей оксида щелочного металла R₂ O: n = SiO₂ /R₂ O.

Кремнеземистый модуль растворимого стекла изменяется в пределах от 2, 5 до 3, 5. С увеличением модуля несколько повышается качество растворимого стекла как вяжущего вещества.

Сырьем для производства растворимого стекла являются кварцевый песок, сода (Nа₂ СO₃), поташ (К₂ СO₃), сульфат натрия (Nа₂ SO₄). Шихта требуемого состава, состоящая из кварцевого песка и щелочного ком понента, расплавляется в ванных печах непрерывного или периодического действия. При температуре 1400°С ко мпоненты взаимодействуют по реакции:

R₂ СO₃ + nSiO₂ → R₂ O·nSiO₂ + СO₂.

Силикатный расплав выгружают из печи, охлаждают и дробят. Куски силикат-глыбы размером 5-10 см (растворимое стекло) отправляют в автоклав и обрабатывают водяным паром под давлением не ниже 0, 6 МПа. Процессы растворения заканчиваются через 4-5 ч и раствор поступает в резервуар для отстаивания в течение 3-4 ч. Полученный продукт называется жидким стеклом.

Применение: Жидкое стекло применяется в строительстве для изготовления кислотоупорных бетонов. Для регулирования скорости твердения, повышения прочности и водостойкости к жидкому стеклу добавляют катализатор– кремнефторид натрия Nа₂ SiF₆ и наполнитель – молотый кварцевый песок. В качестве наполнителя можно использовать любую измельченную кислотоупорную горную породу.

Жидкое стекло применяют также для уплотнения пористых естественных и искусственных камней и повышения их устойчивости против выветривания. При обработке поверхности бетонов на основе портландцемента жидким стеклом повышается их водонепроницаемость и прочность за счет взаимодействия жидкого стекла с известью и гидроалюминатом кальция. Образующиеся при этом гидросиликаты кальция заполняют поры бетона в поверхностном слое.

14. Сформулируйте определение понятия «гипсовые вяжущие вещества» и приведите их классификацию. Перечислите основные виды сырья для производства гипсовых и ангидритовых вяжущих и приведите их характеристику

Гипсовые вяжущие —воздушные вяжущие вещества, состоящие из полуводного гипса (CaSO₄ ·0, 5H₂ O) или ангидрита(CaSO₄), которые получаются путем тепловой обработки гипсовой породы.

Классификация. Низкообжиговые: Гипс строительный является продуктом обжига тонкоизмельченного двуводного гипса (невысокая прочность). Гипс формовочный отличается от гипса строительного большей тонкостью помола. Гипс высокопрочный является продуктом тонкого помола а-полугидрата, получаемого в результате тепловой обработки в условиях, в которых вода из гипса выделяется в капельно-жидком состоянии.

Гипс высокообжиговый (эстрихгипс, α -полугидрат). Процесс обжига идёт в жидкой среде или в среде насыщенного пара. Его применяют для изготовления декоративных и отделочных материалов, например искусственного «мрамора», штукатурных растворов, устройства бесшовных полов и подготовки под линолеум.

По срокам схватывания (низкий срок схватывания, это неудобно при работах) они разделяются на быстро-, нормально- и медленнотвердеющие. Для продления сроков схватывания в гипсовое тесто нередко вводят добавки-замедлители (кератиновый клей).

Сырьё: Природный двуводный гипс (гипсовый камень) представляет собой горную породу осадочного происхождения, состоящую в основном из крупных или мелких кристаллов двуводного сернокислого кальция CaSO₄·2Н₂0. По внешнему виду и строению различают крупнокристаллический природный гипс (гипсовый шпат), тонковолокнистый гипс с шелковистым отливом (селенит) и зернистый гипс (алебастр). Гипсовые породы обычно содержат примеси песка, глины, известняка, битуминозных веществ и др.

Гипсовый ангидрит - горная порода (прочнее гипса) осадочного происхождения, состоящая преимущественно из минерала - безводного сернокислого кальция CaSO4.

Глиногипс - землистая порода, которая состоит из гипса с песчано-глинистыми и известково-глинистыми примесями.

Отходы химической промышленности (50 видов). При производстве суперфосфатов из отходов получают фосфогипс, из отходов при производстве борной кислоты - борогипс, из отходов при производстве цинковых белил - цинкогипс и т.п.

Назовите основные стадии технологии производства гипсовых вяжущих веществ. Ответ мотивируйте приведением химических реакций соответствующих процессов. Перечислите области их применения

Применение: производство гипсокартонных листов, гипсоволокнистых материалов, плит и панелей межкомнатных перегородок. Высокообжиговый применяют для изготовления декоративных и отделочных материалов, например искусственного «мрамора», штукатурных растворов, устройства бесшовных полов и подготовки под линолеум.

Технология:

1. Дробление гипсового камня и классификации (разделению на фракции по размерам зерен).
2. Обжиг (Дегидратация). 1 стадия: CaSO₄ ·2H₂ O → CaSO₄ ·0, 5H₂ O + 1, 5H₂ O.

2 стадия: CaSO₄ ·0, 5H₂ O→ CaSO₄ +0, 5H₂ O.

Мокрый способ производства. Если процесс идёт в жидкой среде или в среде насыщенного пара, то образуется α -полугидрат (высокопрочный гипс марки Г-10 – Г-25).

Сухой способ производства. Процесс идёт в атмосфере ненасыщенного пара, вода из гипса выделяется в парообразном состоянии, образутся β -полугидрат(строительный гипс невысоких марок Г-2 – Г-7).

3 вида обжига: Обжиг сырья в виде щебня в сушильных барабанах или вращающихся печах. Обожженный щебень поступает в бункер томления и выдерживается 24-48 ч. Операция томления позволяет получить более однородный продукт обжига высоких марок, с более стабильными техническими свойствами. Далее производится помол щебня, например в шаровой мельнице. Недостаток: продолжительность.
Производство гипсового вяжущего обжигом сырья в гипсоварочных котлах периодического и непрерывного действия. Сырье предварительно измельчается в порошок. Варка от 40мин до 2ч. Плюс: Твердые продукты сгорания топлива не загрязняют вяжущего.

Производство гипсового вяжущего обжигом сырья во взвешенном состоянии (совмещенные сушка, измельчение и обжиг). Обжигается измельченное сырье, которое контактирует с теплоносителем. Характеризуется высокой скоростью процессов дегидратации. Охлаждение и выдержка в силосе.