Химия вяжущие веществ

химия вяжущие веществ

1

Основы химии вяжущих веществ

Неорганическими вяжущими веществами называют материалы, способные в виде

тонких порошков при смешивании с водой образовывать пластично - вязкую массу, которая

постепенно затвердевает, превращаясь в прочное камневидное тело.

Для ускорения твердения применяют, как правило, тепловлажностную обработку (в

пропарочной камере).

Неорганические вяжущие - цемент, гипс, известь. В отличие от органических вяжущих

веществ (битум, гудрон, деготь, смола.) неорганические вяжущие гидрофильны, а те гидрофобны.

Большая часть неорганических вяжущих применяется для приготовления: Бетонов (смесь: цемента + вода + мелкий заполнитель - песок + крупный заполнитель - щебень, гравий).

Строительных растворов (смесь без крупного заполнителя).

По условиям твердения и водостойкости продуктов твердения вяжущие вещества разделяются на воздушные и гидравлические.

Воздушные вяжущие вещества — те, которые после замешивания с водой твердеют на воздухе и продукты - твердения которых недостаточно стойки по отношению к воде.

Воздушная известь СаО, гипсовые.

Вяжущие CaSO4 • 2Н2О - природный гипс.

CaSO4 - ангидрит CaSO4O2- строительный гипс.

CaSO4 + СаО - эстрих-гипс.

Гидравлические вяжущие вещества - те, которые после замешивания с водой и начального затвердения на воздухе, могут в дальнейшем твердеть и под водой и продукты твердения которых способны длительно сохранять свою прочность в воде. Это портландский цемент.

В химии цементов введены обозначения:

СаО - С, СаО - 62 - 68% SiO2 - S, SiO2- 18-26% Аl2О3-4-9% Al2O3 - A, веществ Fe2O3 - F, Fe2O3 - 0,3 - 0,6% H2O - H.

Пример:

CaO3SiO2=CS3 и т.д.

Сюда же относится гидравлическая известь Са(ОН)2 с большим содержанием силикатов и алюминатов.

Общие физико-химические свойства вяжущих веществ

1. Дисперсность вяжущих веществ Вяжущие вещества - дисперсные материалы, в цементе - 60 80% частиц имеют размеры от 1 до 40 мкм.

Вяжущие вещества имеют высокую степень дисперсности, так как на начальной стадии технологического процесса необходимо быстрое и полное взаимодействие вяжущего с водой. Чем больше степень дисперсности, тем больше гидравлическая активность вяжущего.

Мы знаем, что U - величина внутренней энергии зависит не только от вида вещества, но и от степени дисперсности.

Uв. - верхний поверхностный слой.

Uн. - нижний внутренний слой.

Uв Uн U = Uв – Uн Чем больше U, тем выше химическая активность вяжущего.

Кроме того, пр

–  –  –

Увеличение прочности цемента, достигаемое повышением степени его дисперсности, имеет большое технико-экономическое значение:

Из 1т цемента марки «400» можно получить 3,75 м3 бетона.

А из 1т цемента марки «500» можно получить 4,5 м3 бетона той же прочности.

Увеличение тонкости помола достигается удлинением срока пребывания материала в работающих мельницах, в последние время добавлением ПАВ, понижающих поверхностное натяжение на границе раздела фаз (при этом предотвращаются слипание частиц и достигается полная интенсификация помола).

2. Пластичность вяжущего теста - способность деформироваться под влиянием внешних механических воздействий (без нарушения сплошности) и сохранять полученную форму после прекращения действия внешней силы.

Чем пластичнее вяжущее тесто, тем легче перемешивать, укладывать и уплотнять бетонные и растворные смеси.

Что бы увеличить 1. Увеличить объем вяжущего теста в бетонной смеси (неэкопластичность номично!) т.к. лишний цемент.

бетонной 2. Добавить больше воды т.е. увеличить В/ц соотношение.

смеси надо: (прочность бетона снизится), т.к. лишняя вода химически не усваивается вяжущим веществом, испаряется из бетона, с образованием пор и микротрещин.

3. Добавление ПАВ. Для увеличения пластичности вяжущего теста добавляют ПАВ.

Различают 3 группы ПАВ по характеру действия на свежеизготовленные бетонные смеси:

1) Воздухововлекающие добавки - для легких бетонов - натриевые мыла смоляных кислот:

C19H22COONa – абиетат Na (соль абиетиновой кислоты), получается омылением NaOH канифоли.

При перемешивании с этими добавками образуется пена, вовлеченный воздух увеличивает объем вяжущего теста и повышает пластичность бетонной смеси.

2) Гидрофилизирующие добавки ССБ - сульфитно-спиртовая барда, отход сульфитных щелоков на ЦБК. Это, в основном, кальциевые соли лигносульфоновых кислот. Лигнин - природный полимер, содержащийся в древесине, наряду с целлюлозой.

[(RSO3)2Ca] R - лигниногруппа.

ССБ способствует смачиванию частиц вяжущего водой и снижает силы взаимного сцепления частиц.

Гидрофобизирующие добавки - нафтеновые кислоты, водорастворимые 3) нафтенаты, высшие синтетические жирные кислоты и их соли.

Их общая формула: CnH2n-1COOH, где 8 n 13 Остатки дистилляции нефти обрабатывают NaOH, получают нафтенаты ("Мылонафт").

Из мылонафта получают нафтеновые кислоты ("асидол").

СЖК (синтетические жирные кислоты) получают окислением парафина.

Их общее строение:

CH3

–  –  –

т.е. идет карбонизация и перекристаллизация извести.

Наличие песка в извести облегчает доступ СО2 в толщу материала. В сухой среде известь практически не карбонизируется, поэтому известковые штукатурки и побелку нельзя наносить на сухое основание в жаркую погоду.

–  –  –

I – подсушивание;

II – дегидратация минералов глины;

III – диссоциация CaCO3 с образованием CaO;

IV – образуется 2CaSiO2;

V – плавление материала, завершение реакций;

VI – зона охлаждения.

Окись кальция в процессе обжига цемента связывается следующим образом:

–  –  –

После охлаждения клинкер размалывают и добавляют гипс. Цементный клинкер представляет собой систему из нескольких искусственных минералов - тонкозернистых кристаллов. Процессы твердения — это в первую очередь процессы гидратации (сложные!) "Алит" быстро твердеет и обеспечивает прочность.

ЗСаО • SiO2 + (п+1)Н2О = 2СаО • SiO2 • пН2О + Са(ОН)2 C3S "Белит" обеспечивает прочность в последние годы.

2СаО • SiO2 + пН2О = 2СаО • SiO2 • пН2О C2S С3А ЗСаО • А12О3 + 6Н2О = ЗСаО • А12О3 • 6Н2О 4CaO • А12О3 • Fe2O3 + (m+6)H2O = C4AF "целит" = ЗСаО • А12О3 • 6Н2О + СаО • Fe2O3 • mH20 "гидроферрит кальций" Идут еще процессы гидролиза и образование кристаллогидратов.

Гипсовые вяжущие вещества Их получают из природного гипса (CaSO4 " 2H2O) или из природного ангидрита (CaSO4). Все гипсовые вещества относятся к воздушным вяжущим. В зависимости от рода сырья и условий его тепловой обработки получают различные виды гипсовых вяжущих веществ. Это связано со ступенчатым характером дегидратации двуводного сульфата кальция.

–  –  –

Обожженный гипсовый камень при t 140°с в печах или варочных котлах называется строительным гипсом CaSО4H2О Ангидритовые вяжущие CаSO4 безв. получают при обжиге гипсового камня при 600с. При обжиге до t = 900-1100°с получают "эстрих-гипс" (CaSO4 безв. + СаО).

–  –  –

сульфата кальция.

CaSO4 • H2O + 1Н2О = CaSO4 • 2Н2О При применении строительного гипса обычно требуется замедлить процесс его схватывания. Для этого в воду затворения добавляют ПАВ, которые адсорбируются на частицах гипса, замедляя процесс его растворения. В качестве ПАВ берут животный клей, ССБ и полимерные добавки.

Ангидритовое вяжущее твердеет по аналогичному механизму, только 2.

гидратация идет медленно:

CaSO4 + 2Н2О = CaSO4 • 2Н2О Для ускорения твердения применяют добавки Na2 НSO4 или Na2SO4, FeSO4, K2SO4.

Т.к. для получения пластичной массы приходится брать воду в значительно большем количестве, чем по уравнению гидратации полуводного или безводного сульфата кальция, то гипсовые изделия обычно сушат при t не 60-70°C.

Коррозия бетонов и способы защиты Общие сведения о коррозии бетона.

Коррозия бетона начинается всегда с цементного камня, стойкость которого меньше, чем каменных заполнителей.

Затвердевший цементный камень состоит из соединений, образовавшихся в процессе его твердения:

–  –  –

"Алит" основная часть цемента.

Са(ОН)2 образуется также из-за гидролитического расщепления части C3S ЗСаО • SiO2 = 3Ca•SiO3 - часть от ЗСаО • SiO2 CaSiO3 + 2Н2О = Са(ОН)2 + H2SiO3, где Са(ОН)2 - сильное основание и H2Si03 -слабая кремниевая кислота.

В цементном камне есть еще гидроалюминаты кальция и гидроферриты кальция.

Пористость цементного камня Существенным фактором, приводящим к коррозии бетона, является наличие в цементном камне пор, заполненных водой или воздухом, т.к. при затвердении бетонных смесей всегда берут воды больше, чем требуется для реакции твердения.

Основные виды коррозии бетона (по В.М. Москвину):

1. Разложение составляющих цементного камня водой, а также вымывание ("выщелачивание") образующейся или уже ранее имевшейся Са(ОН)2.

2. Образование легко растворимых солей в результате взаимодействия составляющих цементного камня с веществами, находящимися в окружающей среде, и вымывание этих солей.

3. Образование в цементном камне (под влиянием проникающих в него веществ) соединений, имеющих больший объем, чем исходные продукты реакции, что приводит к внутренним напряжениям и образованию трещин в бетоне.

1) Коррозионные свойства первого типа идут при фильтрации воды через бетон. Бетон становится высокопористым, "ноздреватым " и теряет прочность.

Са(ОН)2. Са 2+ + 2ОНРастворимость Са(ОН)2 при 18°С в Н2О равна 0,17г на 100см3 воды.

Если в воде есть вещества, связывающие ионы Са2+ или ОН-,то растворимость Са(ОН)2 увеличится.

C Са 2+ C2OH- = const ПР Са(ОН)2

–  –  –

Препятствует 1 типу коррозии образование в порах поверхности бетонных изделий СаСОз за счет карбонизации извести.

Са(ОН)2 + СО2 = СаСО3 + Н2О из воздуха Бетонные блоки для подводных гидротехнических сооружений несколько месяцев для этого выдерживают на воздухе, а уж затем под воду.

2) Из коррозионных процессов второго типа особое практическое значение имеют углекислотная и магнезиальная коррозии.

–  –  –

Составная часть Высокосульфатная форма гидроалюмината кальция.

цементного камня.

Объем продукта реакции велик, так как кристаллизуется он с 31 -32 молекулами воды.

Рост кристаллов высокосульфатной формы гидроалюмината кальция вызывает разрушение цементного камня и бетона.

Поэтому при строительстве зданий и сооружений необходимо учитывать возможность коррозии бетона и предусматривать меры защиты. Нужно знать характер среды (рН и химический состав) грунтов, вод, газовоздушной среды.

Методы защиты бетона Методы защиты бетона от коррозии разнообразны, но их можно свести в следующие группы:

1. Выбор цемента.

2. Изготовление особо плотного бетона.

Применение защитных покрытий.

2 и 3 методы не будем рассматривать, посмотреть в учебнике.

1. В виде примера: Возможна сульфатная коррозия. Применяем сульфатостойкий портландцемент, он отличается от обычного - портландского пониженным содержанием трехкальциевого гидроалюмината: ЗСаО • Аl2О3 • mН2О (менее 5%).

Если в цементе мало трехкальциевого гидроалюмината, то гидросульфоалюминат кальция:

3CaO Al2O3 3CaSO4 31(34)H2O Образовавшийся в небольших количествах, распределяется равномерно в порах бетона, вытесняя оттуда воду или воздух. Внутренних напряжений при этом не возникает. В этом случае гидросульфоалюминат натрия даже полезен, так как уплотняет бетон.

ЗСаО • А12О3• 3CaSO4 • 31(32)H2O


Источник: http://lib.knigi-x.ru/23fizika/367733-1-1-osnovi-himii-vyazhuschih-veschestv-neorganicheskimi-vyazhuschimi-veschestvami-nazivayut-materiali-sposobnie-vide-tonkih-poroshko.php


Закрыть ... [X]

Химия цемента и вяжущих веществ: учеб. пособие. 2011 Прыщи воспалительные на ногах

Химия вяжущие веществ Химия вяжущих веществ » Электронная библиотека
Химия вяжущие веществ Химия вяжущих веществ - Справочник химика 21
Химия вяжущие веществ ОСНОВЫ ХИМИИ ВЯЖУЩИХ ВЕЩЕСТВ Студопедия
Химия вяжущие веществ Федеральное агентство по образованию
Химия вяжущие веществ Химия цемента и вяжущих веществ
Химия вяжущие веществ Основы химии вяжущих веществ
Химия вяжущие веществ Химия вяжущих веществ
Химия вяжущие веществ Бабушкины способы удаления ненужных волос
Женские стрижки Самые модные женские стрижки Имплантация зубов Центр Стоматологии и Имплантации БАБТА Как настроить роутер - настройка роутера Как сшить пальто для куклы. Выкройка пальто для куклы / Мастер-класс Красивые цитаты и статусы на итальянском языке с переводом бесплатно