Воздушные вяжущие материалы.

К группе воздушных вяжущих материалов относятся гипсовые и магнезиальные вяжущие материалы, строительная известь, растворимое стекло и кислото­упорный цемент.

Гипсовые и магнезиальные вяжущие. Гипсовые вяжущие материалы получают тепловой обработкой природного гипса (двуводного сернокислого кальция) в варочных котлах, сушильных барабанах, в шахтных и других мельницах. В варочных котлах гипсовый камень дробят, измельчают, подсушивают и обжигают топочными газами. В сушильных барабанах гипсовый камень в виде щебня размером до 20 мм обжигают раскаленны­ми дымовыми газами, а затем измельчают в мель­ницах.

В зависимости от режима тепловой обработки сырья различают низкообжиговые и высокообжиговые вяжущие материалы. Низкообжиговые вяжущие (строитель­ный, формовочный и высокопрочный гипсы) обрабаты­ваются при температуре 150—180°С, состоят главным образом из полуводного гипса (Са5О4 • 0, 5 Н2О) и ха­рактеризуются быстрым твердением. Высокообжиговые (ангидритовые) вяжущие (ангидритовый цемент и высокообжиговый гипс) обжигаются при температуре 700—1000°С, состоят в основном из безводного гипса Са5О4 и характеризуются медленным твердением. В зависимости от предела прочности на сжатие образцов из гипсового камня в возрасте 2 часов выпускаются 12 марок строительного гипса: Г-20, Г-30, Г-40, Г-50, Г-60, Г-70, Г-100, Г-130, Г-160, Г-190, Г-220 и Г-250. По сроку схватывания гипсовые вяжущие материалы под­разделяются на быстротвердеющие А (от 2 до 15 мин), нормальнотвердеющие Б (от 6 до 30 мин) и медленнотвердеющие В (с началом схватывания не ранее 20 мин,, конец твердения не нормируется). В зависимости от размеров зерен гипса различают гипсовые вяжущие грубого I, среднего II и тонкого III помола. При этом через сито с размером ячеек в свету 0, 2 мм должно пройти гипсового вяжущего грубого помола 77%, сред­него—86% и топкого—98%. При маркировке гипсово­го вяжущего материала учитывают условное обозна­чение, срок схватывания и степень помола (например,, Г-3 АП). Гипсовые вяжущие используются для получе­ния штукатурных растворов и гипсобетонных строитель­ных изделий для внутренних частей зданий (гипсовая сухая штукатурка, перегородочные плиты, панели, коробы и т. д.).

Формовочный гипс применяется для изготовления форм и моделей в строительстве и в машино­строении и вырабатывается из гипсового камня, содер­жащего до 95% двуводного гипса, в варочных котлах. В отличие от строительного гипса формовочный гипс ха­рактеризуется более тонким помолом, повышенной проч­ностью и стабильностью. В ы с о к о п р о ч и ы и гипс получают в результате запарки, гипсового камня в кот­лах-автоклавах при температуре 120°С и давлении 0, 15 МПа. По показателям предела прочности на сжа­тие образцов (испытанных через сутки хранения) вы­сокопрочный гипс выпускается марок: 200, 250, 300, 850, 400, 450 и 500. Высокопрочный гипс применяется для изготовления моделей и форм в фарфорофаянсовой' промышленности, получения гипсовых, гипсобетонных изделий п других целей. Ангидритовый цемент—продукт обжига природного гипса при темпе­ратуре 700—80()" С и последующего измельчения с вве­дением различных добавок-катализаторов (извести, сульфата натрия, измельченного доломита и доменного' шлака). В ы с о к о о б ж и г о в ы и гипс получают об­жигом природного гипса при температуре 800—1000°С и последующим измельчением. По показателям преде­ла прочности на сжатие ангидритовый цемент выпус­кается четырех марок: 50, 100, 150 и 200, а высоко­обжиговый гипс — трех: 100, 150 и 200. Ангидритовый цемент и высокообжиговый гипс используются для производства бетонных изделий из искусственного мрамора, бесшовных полов, деталей для заполнения междуэтажных и чердачных перекрытий, коробов вен­тиляторов и др.

Гипсовые и ангидритовые материалы и изделия перевозят в контейнерах, в закрытых вагонах и автомобилях, хранят в сухих помещениях.

Основными видами магнезиальных вяжущих являются каустический магнезит и каустический доломит. Каустический магнезит получают обжигом природного магнезита при температуре 800—850°С в шахтных или вращающихся печах и последующим измельчением продукта обжига в тонкий порошок. Каустический долом и т является продуктом об­жига природного доломита при температуре 700— 800°С в шахтных печах и последующего измельчения в тонкий порошок.

При затворении водой процессы гидратизации магнезиальных вяжущих материалов протекают медленно, поэтому их затворяют водными растворами М§С12 и М§304, которые повышают растворимость оксида маг­ния и прочность затвердевшего камня. По показателям предела прочности на сжатие каустический магнезит выпускается марок: 400, 500 и 600, а каустический до­ломит—100, 150, 200 и 300.

Магнезиальные вяжущие материалы обладают вы­сокой сцепляемостью с органическими заполнителями (древесная стружка, опилки и др.) и способностью предохранять их от загнивания.

Каустический магнезит применяется для изготовления таких распространенных строительных материалов, как ксилолит (заполнитель — древесные опилки) и фиб­ролит (заполнитель —• древесная стружка). Ксилолит в виде плит применяется как материал для бесшовных полов, а фибролит — в качестве конструкционного и теплоизоляционного материала в машиностроении и строительстве. Каустический магнезит применяется так­же при изготовлении изделий для внутренней облицов­ки (искусственный мрамор, облицовочные плитки) и штукатурных растворов. Каустический доломит как более дешевый материал используется в качестве замени­теля каустического магнезита.

Строительная известь, жидкое стекло и кислотоупорный цемент. Строительная известь представ­ляет собой продукт обжига (до удаления диоксида углерода) кальциево-магниевых горных пород: из­вестняка, мела, ракушечника, доломитизированных из­вестняков и доломитов. Она входит в состав штукатур­ных, кладочных и отделочных растворов, низких марок бетонов, применяется также в качестве вяжущего мате­риала в производстве искусственных камней, блоков и других строительных изделий, предназначенных для эксплуатации в воздушно-сухих условиях.

По содержанию глинистых примесей строительная известь подразделяется на воздушную и гидравлическую. Воздушная известь может быть кальциевой, маг­незиальной и доломитовой. Основными технологиче­скими этапами производства воздушной извести явля­ются подготовка и обжиг сырья. Подготовка сырья заключается в дроблении и сортировке; при обжиге про­исходит разложение диоксида кальция и образование извести-кипелки.

При обжиге известняков наибольшее применение получили шахтные печи круглого поперечного сечения,. выложенные изнутри огнеупорным кирпичом. Производительность печей от 25 до 120 тонн извести в сут­ки. В результате обжига получают комовую негашеную известь с размерами кусков 5 — 10 см, а затем молотую-негашеную известь — порошковидный продукт тонкого измельчения комовой извести.

Основным показателем, определяющим качество воздушной комовой извести, является содержание в ней свободных оксидов кальция и магния: чем выше их содержание, тем лучше качество извести. По суммарному содержанию оксидов кальция и магния негашеная воздушная известь делится на три сорта: I — 90% ок­сидов кальция и 85% оксидов магния; II — соответст­венно 80 и 75%; III — соответственно 70 и 65%.

Качество негашеной молотой извести определяется тонкостью помола: остаток частиц для всех сортов на ситах с сеткой № 02 должен быть не более 1%, а на ситах с сеткой № 008—не более 10%. Гашеная (гид-ратная) воздушная известь или «пушонка» представ­ляет собой тонкоизмельченный сухой порошок, полу­чаемый гашением негашеной извести водой по реак­ции СаО + Н2О = Са(ОН)2, протекающей с выделением значительного количества тепла (1 кг извести-кипелки выделяет около 227 ккал тепла).

При гидратизации вначале образуется пластическое известковое тесто, а затем горячий порошок, из которого испаряется вода. По времени гашения строитель­ная известь подразделяется на три группы: быстрогася-щаяся (не более 8 мин), среднегасящаяся (от 8 до.25 мин) и медленногасящаяся (время гашения более 25 мин).

Свойства воздушной извести характеризуются плотностью, объемной массой, прочностью известковых растворов и бетонов и другими показателями. Плотность негашеной извести зависит в основном от тем­пературы обжига и составляет 3, 1—3, 3 г/см3, а плотность гидратной извести в зависимости от степени кри­сталлизации 2, 1—2, 2 г/см3. Объемная масса негашеной извести колеблется в пределах: комовая—от 1600 до 1900 кг/м3; молотая в рыхлонасыпном состоянии—от 900 до 1100 кг/м3 и молотая в уплотненном состоянии — от 1100 до 1300 кг/м3.

Прочность известковых растворов и бетонов зависит от условий их твердения. Растворы и бетоны на основе гашеной извести при обычных температурах (10—20°С) твердеют медленно и только через месяц приобретают прочность на сжатие 0, 5—1, 5 МПа; при гидратном твердении прочность растворов и бетонов на основе молотой негашеной извести через 28 суток составляет 2—3 МПа.

Растворимое, или жидкое, стекло (применяется в жидком виде) представляет собой растворимые в воде ^силикат натрия Ыа2О-п 5Ю2 или силикат калия К2ОХ Хп ЗЮ2, получаемые в результате сплавления (при тем­пературе 1300—1400°С) измельченного кварцевого пес­ка с кальцинированной содой и сульфатом натрия или поташем по реакции Ыа2СО3 +? г 51О2^-Ма2О-п 8КХ. I + СО2. Жидкое стекло твердеет на воздухе и применя­ется для изготовления силикатных красок, кислого и огнезащитных обмазок, огнеупорных и жароупорных растворов и бетонов и т. п.

Кислотоупорный цемент получают в результате тщательного перемешивания смеси (измельченных кремнефтористого натрии и кварцевого песка), затворяемой водным раствором жидкого стекла. Тонкость помола определяется остатком частиц на ситах: с сеткой № 008 его должно быть не более 10%, а с сеткой № 0056—не более 30%. Кислотоупорный цемент при­меняется в качестве кислотостойких обмазок, вяжуще­го материала при облицовке химической аппаратуры, для изготовления кислотостойких растворов и бетонов.