Минеральные вяжущие вещества
Различают воздушные вяжущие вещества, твердеющие и сохраняющие прочность только на воздухе, и гидравлические, твердеющие и сохраняющие длительное время прочность на воздухе и в воде.
Представителями воздушных вяжущих веществ являются строительный гипс и воздушная известь.
Строительный гипс. Сырьем для его производства служит природный гипсовый камень (СаS04-2Н20), который обжигается при температуре 150—170 °С в варочных котлах. Полученный полуводный гипс (СаS04-0,5Н2О) подвергается помолу. При затворении водой он быстро твердеет (в течение 4—30 мин).
Используется строительный гипс для изготовления сухой штукатурки, перегородочных плит и панелей, звукоизоляционных плит, при штукатурных и архитектурно-отделочных работах.
Воздушная известь. Ее вырабатывают из мела, известняка или доломита путем обжига в печах при температуре 1000— 1200 °С до полного удаления С02. Непосредственно после обжига получается негашеная комовая известь (кипелка), которая при соединении с водой гасится [(СаО + Н20 = Са (ОН)2 ], образуя гашеную известь (пушонку) — продукт для приготовления известкового теста (3,5 м3 воды на 1 м3 извести) и известкового молока (при большем количестве воды).
Воздушная известь применяется для приготовления строительных растворов, производства силикатного кирпича, шлакобетонных блоков, низкомарочных бетонов.
К гидравлическим вяжущим веществам относятся гидравлическая известь, портландцемент и специальные цементы.
Гидравлическая известь. Она получается в результате обжига не доводимых до спекания мергелистых известняков (t = 900— 1100°С), содержащих от 6 до 20 % глинистых примесей, и последующего их помола. Твердение гидравлической извести начинается на воздухе и продолжается в воде.
Применяется гидравлическая известь для приготовления строительных растворов (предназначенных для сухой среды) и бетонов низких марок.
Портландцемент. Его получают путем обжига известкового мергеля или смеси известняка и глины и помола образовавшегося цементного клинкера в шаровых мельницах. Состав сырьевой смеси подбирают так, чтобы в ней содержалось 75—78 % СаС03 и 22—25 % глинистых примесей. Вместо глины можно использовать диатомит, трепел, глинистые сланцы. Обжиг сырьевой смеси ведется в горизонтальных вращающихся печах диаметром от 2 до 7 м и длиной 150—230 м при температуре 1450—1500°С.
Прочность портландцемента характеризуется пределом прочности на сжатие и изгиб, что соответствует марке цемента. Марка — это предельное сопротивление (в кг/см2) цементного кубика на сжатие и изгиб в возрасте 28 суток. Марки цемента следующие: 400, 500, 550, 600.
Портландцемент применяется для приготовления цементных растворов, бетонов и железобетонов.
Введение в состав цементов минеральных или органических добавок, изменение химико-минералогического состава придают цементам специальные свойства. Наиболее распространенными специальными цементами, выпускаемыми промышленностью, являются описанные ниже.
Пуццолановый портландцемент. Его получают путем добавления к портландцементу и совместного помола гипса (до 3,5 %) и активных минеральных веществ (20—45 %) —трепела и диатомита. Его выпускают двух марок: 300 и 400.
Пуццолановый портландцемент обладает повышенной водостойкостью и водонепроницаемостью, он стоек к действию агрессивных и сульфатных вод; широко применяется для подводных и подземных бетонных и железобетонных конструкций.
Шлакопортландцемент. Исходным сырьем для его получения является портландцементный клинкер, к которому добавляют гипс (3,5%) и гранулированный доменный шлак (30—60 %), после чего их перемалывают. Этот цемент имеет высокую стойкост минерализованных водах, повышенную жаростойкость и низкую морозостойкость по сравнению с обычным цементом. Его выпускают трех марок: 300, 400 и 500.
Шлакопортландцемент эффективно используется в монолитных и гидротехнических сооружениях, не подвергающихся частому замораживанию и оттаиванию, а также для изготовления сборных конструкций и приготовления строительных растворов.
Пластифицированный портландцемент. Его получают из портландцементного клинкера и поверхностно-активных добавок (например, концентрата сульфитно-дрожжевой бражки) — не более 0,3 % по массе, способствующих лучшему смачиванию частиц водой и повышению пластичности цементного теста.
Данный цемент позволяет получать подвижную бетонную смесь, что облегчает ее укладку; кроме того, при этом расход цемента снижается на 8—12 %.
Гидрофобный портландцемент. Его получают путем введения гидрофобизирующих добавок (асидола, мылонафта, олеиновой кислоты) в процессе измельчения портландцементного клинкера.
Упомянутые добавки образуют на поверхности зерен цемента водоотталкивающие (несмачиваемые) оболочки, что способствует его высокой сохранности (активности) в неблагоприятных условиях. Гидрофобный цемент выпускают четырех марок: 300, 400, 500 и 600.
Используется гидрофобный портландцемент в гидротехнических, портовых, дорожных и аэродромных сооружениях.