Tanulmányi útmutató Cementkémia
épületek ", amelyek leírják a kötőanyag előállítását mész és agyag nyers keverékéből. E.Cheliev tekinthető elvégzéséhez szükséges kalcináljuk a keveréket részlegesen megolvadni a komponensek hőmérsékleten körülbelül 1400 0 C, és azt is javasolta, hogy a kapott gipsz cement, hogy javítsa a szilárdsági és időjárás-ellenállás (Modern analóg portlandcement).
Egy évvel korábban az angol Dzh.Aspdin említett szabadalom a cement, amit az úgynevezett portlandcement, mert ez az anyag a megszilárdult állapotban szín és erő, mint egy Portland kő bányásznak közelében g.Portlenda. Portland cementet Dzh.Aspdinu elő kalcinálásával keveréke mészkő és agyag, hogy teljes eltávolítása a szén-dioxid hőmérséklete 900-1000 0 C hőmérsékleten, majd aprítás a kalcinált anyagot a por.
Bár be Dzh.Aspdinom úgynevezett „portlandcement” túlélte ezt az időt, amit kapott portlandcement nem volt a modern értelemben vett képviselt elégtelensége miatt szinterezés hőmérséklete (zsugorodási hőmérséklete alatt) romantsementa faj.
Így E. Cheliev és J.Aspdin dolgozták a vízálló (hidraulikus) cementkötésű cement gyakorlatilag egy időben történő megszerzésének problémáját, egymástól függetlenül. Ezért hazánkban a portlandi cement feltalálóját helyesen E.Chelievnek tekintik külföldön - J.Aspdin.
Nagy Mengyelejev, figyelembe véve a könyv „Fundamentals of Chemistry” (1868-1870 év) számos kérdést kapcsolatos kémiai és szilikátok, különösen a kémia cementek, rámutatott, hogy „a hidraulikus cement tulajdonságai határozzák meg, hogy a ezek meszes kremnezemistoglinozemnye vegyületek, amelyek csatlakozhatnak a víz és anyag hidratált, vízben csatlakozások nem változnak. " Ez a kijelentés, és most fontos a kötőanyagok keményedési folyamatának lényeges megértéséhez. Mengyelejev kifejezve a helyzet a létezését számos más szilikátok AC kapcsolatok
összetétele és a lehetőségét szubsztitúció aluminoszilikátok alumínium-oxid (AI 2O 3), szilícium-dioxid (SiO 2), majd ezt követően számos tanulmány megerősítette összetétele és szerkezete a cement kő neoplazmák.
A beton megjelenése - mesterséges kőanyag - és különösen a vasbeton megerősítette a cement fő építőkötőjének fontosságát.
Végén a XIX és XX század elején, a különböző termékek alapuló más kötőanyagot hoztunk létre: mész-homok (szilikát) tégla, azbesztcement, salak kövek, stb Az építkezés ütemének felgyorsítása érdekében gyors keményedő cementeket kellett előállítani, és létrehozták őket. 1908-ban új kötőanyagot kaptak - alumínium-cementet, amelyet az erő gyors növekedése jellemez. Egy napos edzés után ez a cement összegyűjti az átlagos Portland-cement havi erejével egyenlő erőt. Az építési underground és hidraulikus szerkezetek elkezdték alkalmazni puccolánnal Portland cement, amely keveréke Portland cement és hidraulikus (puccolán) kiegészítő (az első kísérletek az ezzel cement 60-70 éves XIX században Oroszország). A kohászati termelés fejlesztésével a cementipar nagy mennyiségben képes nagyolvasztó salakot használni. Anyaga granulált kohósalak és portlandcement-klinker salakcement egy kötőanyag, főként ugyanarra a célra, mint Portland cement. A salak-portland-cement mellett más salakburkolók is megjelentek.
Az építőipar kifejlesztése számos új követelményt mutatott be az astringensek számára. Így a monolit vasbeton szerkezetek előállításához különösen gyors keményítő cement szükséges; az erekció masszív szerkezetek szükséges cementet alacsony hő, mivel a nagy mennyiségű hő szabadul fel közben megszilárdul közönséges portlandcement, vezet jelentős belső feszültségek ezeket a struktúrákat; a beton utakon cementre volt szükség, amely fokozott fagyállóságot, alacsony kopást és enyhén zsugorodást eredményezett; Fehér és színes cementek voltak dekoratív célokra; számos speciális struktúrához szükséges a cement bővítése; olaj- és gázkutak cementálása - kőolaj cement stb.
A cementek és termékek tulajdonságainak javítása érdekében a tudósok kis mennyiségű felületaktív adalékanyagot vezetnek be. Ekkor plasztikus és hidrofób cementek jelentek meg.
A mai napig új fajták adszorgens anyagokat fejlesztettek ki Portland cement alapján. Ezek az úgynevezett többkomponensű kötőanyagok. Ezek közé tartoznak a TMC - finomszemcsés cement és a VNV - az alacsony vízigényű adszorbeálószer; megkülönböztető képességüket
jellemzője - a diszperzitás növekedése (S ud = 400-600 m 2 / kg, szemben a 200-300 m 2 / kg-mal a hagyományos Portland cement esetében) és különböző töltőanyagok jelenlétében. Ezek a kötőanyagok olcsóbbak, a keletkező cementkő alacsony zsugorodása jellemzi. Különleges cementek voltak - foszfát keményedés; Cementek crypt-kristályosító komponensek hozzáadásával, amelyek aktiválják a cementkő neoplazmák kristályosodását; Szilícium-alumínium klinker alapú cement, melynek gyors keményítése, nagy szilárdsága és alacsony zsugorodása van.
Jelentős eredményeket ért el a fejlesztés a tudomány kötőanyagok, különösen cement kémia, összekapcsolva a nevek sok orosz tudósok, különösen V.V.Zhuravleva, V.A.Kinda, N.A.Toropova, Yu.M.Butta , V.V.Timasheva, M.M.Sycheva, NF Fedorov, O.P.Mchedlova-Petrosian A.V.Volzhenskogo, T.V.Kuznetsovoy, V.B.Ratinova, A.F.Polaka , LG Shpynova, LBSvatovskaya és mások.
A szervetlen kötőanyagok általános jellemzői
A kötőanyagok alapvető csoportjai és típusai
A szervetlen kötőanyagok a modern konstrukció alapja. Széles körben használják betonok, falazó- és gipszoldatok, különböző termékek és szerkezetek (hidak, gátak stb.) Előállítására. A modern lakásépítésben átlagosan 300 kg adszorpens anyagot használnak 1 m 2 lakóterületre.
A kompozíciótól, az alapvető tulajdonságoktól és az alkalmazástól függően a kötőanyagok általában csoportosíthatók. Az uralkodó nézetek szerint az első csoportban olyan légi kötőanyagokat alkalmazunk, amelyek hosszú ideig csak levegőn képesek megszilárdulni és megtartani erejüket. Ezek közé tartoznak a gipszkötõk, amelyek kalcium-szulfáton (CaSO 4 nH 2O) alapulnak; Kalcium-oxid (CaO); Magnézium astringensek, amelyek tartalmaznak kausztikus magnezit (MgO).
Egy második, kiterjedtebb csoport gidravicheskie kötőanyagokat, hogy megkeményedik, és megtartják szilárdságukat hosszabb ideig (vagy akár fokozzák azt) nem csak levegőben, hanem a vízben. A kémiai összetétele hidraulikus kötőanyagok - olyan komplex rendszerek, amelyek közé tartoznak a következő négy-oxid: CaO, SiO 2. Al 2 O 3 Fe 2O 3. Ezek közé tartoznak a következő három fő típusa a hidraulikus kötőanyagok:
1 - kalcium-szilikátok túlnyomóan (legfeljebb 75% -át) tartalmazó szilikátcementek, beleértve a portlandcementet és fajtáit;
- 12 - 2 - alumínium - cementek, amelyek abszorbens alapja
a kalcium-aluminát alumínium-oxidcement és fajtái; 3 - hidraulikus mész és romantsement.
Egy külön csoportját izolált kötő ágens, amely képes amikor az autoklávos közegben telített gőz hőmérséklete 175-200 0 C és megszilárdulni, hogy egy szilárd szikla. Itt közé mész-szilikátos, meszes-kőris, hárs-salak kötőanyagok, cement, nefelin. Lényegében ezek a kötőanyagok tudható be hidraulikus.
Különleges helyet a savas rezisztens kvarc cement foglal el, amelyet nátrium- vagy kálium-folyékony üveg alapon kaptak.
Gipsz kötőanyagok
Gipsz összehúzó szerek - egy kötelező érvényű, amely főleg a gipsz hemihidrát CaSO 4 0,5H 2O vagy anhidrit CaSO 4. A nyersanyagot ezek előállítására az a szikla - gipsz, amely lényegében az ásványi valójában úgynevezett gipszet vagy szulfát-dihidrát kalcium-CaSO 4 2H 2O (néha nyersanyagként használt anhidrit - CaSO 4 ipari hulladékok formájában foszforos, borogipsa). Különböztesse nizkoobzhigovye gipsz kötőanyagok, amelyeket hőkezeléssel nyert alacsony hőmérsékleten (110-190 0 C), és a vysokoobzhigovye amelyeket kalcinálásával nyerik gipsz magas hőmérsékleten (600-900 0 C). Az első az építőipar, a fröccsöntés és a nagy szilárdságú gipsz. Közelebbről, az építési gipsz, amely a legnagyobb alkalmazást találja, a félig vizes kalcium-szulfát-CaSO 4 0,5H 2O módosításának kristályai; nagy szilárdságú gipsz - módosítása-hemihidrát kalcium-szulfát - CaSO 4 0,5H 2O; az erőssége elérheti a 25 MPa-t (ellentétben a SAS 4 0,5H 2 O-val, amelynek nyomószilárdsága legfeljebb 12 MPa).
Alacsony sütésű gipsz kötőanyagokat használnak falak, válaszfalak elemek készítéséhez, amelyeket széles körben használnak a befejező munkákhoz. A nagy égésű gipszkötő anyagok túlnyomórészt anhidrit CaSO4-ből állnak, amelyek a kalcinálás során részleges hőeloszlással járnak mész-CaO képződésével. A gipszkötő keményítő aktivátorának szerepe, amikor kölcsönhatásba lép a vízzel. A kötőanyag vízállósága nagyobb, mint az építési gipsz, és az erősség 10-20 MPa. Zománcozott padlóburkolatokhoz, gipsz- és falazati megoldásokhoz, dekoratív termékek gyártásához, beleértve a mesterséges márványt is.
Air mész mérsékelt kalcinálási terméket (hőmérsékleten 900-1200 0 C) kalcium és kalcium-magnézium-karbonát kőzetek: mészkő, kréta, stb A fő komponense E fajok kalcium-karbonát - CaCO 3 kalcinálási termék jellemzően bizonyos mennyiségű CaO. MgO. által alkotott termikus disszociációja magnézium-karbonát - 3. MgSO amely lehet szerepeltetni egy mészkő (úgynevezett dolomitos mészkő). A karbonátkőzetek kalcinálásának terméke mészhörmös. Ezt a terméket olyan porózus darabok formájában kapják meg, amelyek képesek aktívan kölcsönhatni a vízzel (az eljárást lefojtják). kioltás termék Ca (OH) 2-nek a finom részecskék formájában egy néhány mikron méretű. Ez vezet a nagyobb vízmegtartó kapacitás és plaszticitás a meszes teszt, amely különösen értékes gyártásához habarcsok, amelyben mész működik, mint egy kötőanyagot, és egy lágyító.
A lime-i habarcsok alacsony erőt képviselnek. Tehát a 28 napos levegőképződés után a mészkőoldatok nyomószilárdsága van: mészben - 0,4-1,0 MPa, le nem süllyesztett égetett mész - legfeljebb 5,0 MPa. Nagy mennyiségű mész felhasználható szilikát téglák és szilikát betonok előállítására: cellás, könnyű, nehéz. A mész használatos az alacsony minőségű és betonhabarcsokban használt kötőanyagok előállításához is.
Magnéziás astringensek
Magnézium összehúzó szerek - kausztikus kausztikus magnezit, dolomit - finom porok, a fő összetevője a magnézium-oxid - MgO. Ezeket úgy állítjuk elő, enyhe kalcinálás (hőmérséklet 750-850 0 C) magnezit - dolomit vagy MgSO 3 - CaCO 3 MgSO 3. Vízzel keverve ezen kötőanyagokat megkeményedik nagyon lassan, a gyakorlatban azonban ezek kikapcsol vizes magnézium-klorid - MgCI 2. A termék Ebben az esetben a kémiai reakció a magnézium-hidroklorid-3MgO. MgCl2.6H2O - nagy szilárdságú vegyület (a nyomószilárdság 60-100 MPa).
A magnézián kötőanyagokat főként fibrolit lemezek gyártására használják, a xilolitos padlók - monolitikus és cseréppadlók.
1.3.5. Hidraulikus mész
Az égetési folyamatban 900-1100 ° C hőmérsékleten, a
A CaO szabad állapotban marad, és a részt SiO 2-oxiddal kombinálják.
Al 2 O 3 Fe 2O 3. tagjai a agyagásványok, így egy szilikát (2CaO. SiO 2), aluminátok (CaO. Al 2 O 3), ferrit (CaO. Fe 2O 3), a kalcium. Ezek a vegyületek hidraulikus tulajdonságokat kölcsönöznek a mésznek. A hidraulikus mész vízálló habarcsok, alacsony minőségű beton és beton kövek készítésére szolgál.
Romantsement - hidraulikus kötőanyag kapott kalcinálással a szinterelés előtti nem (belül 800-1100 0 C-on), vagy magnéziummész mészkő márga, tartalmazó összetételében több mint 20% agyagot. A
a modern technológiák gyakorlatilag nem léteznek, mivel a portlandcement sokkal hatékonyabb ugyanazon nyersanyagokból.
1.3.8. Alumina cement
Az alumíniumcement egy hidraulikus kötőanyag, amelyet nagy szilárdság és gyors edzés jellemez. Termelésre
1.3.9. Táguló és nem zsugorítható cementek
Ezek a típusú cementek a kevert asztringensek között vannak. A kompozíció a kötőanyagok kiválasztott oly módon, hogy együtt a folyamatok keményedés szabályozható, és az arány a száma fő bővíthető komponens - képezi a kalcium-kristályok trehsulfatnoy gidrosulfoalyuminata - 3SaO. Al 2O 3. 3CaSO 4 32H 2O.
Közül a bővülő tartalmaz feszülő cementet tartalmazó 65-75% portlandcement, bauxitcement 12-20% és 5-10% gipsz, amelyek keverve vízzel, első megkeményedik és szilárdságra tesz szert. A tágulási hatás teljesen kompenzálja a zsugorodást és a megerősített beton megerősítését. Az önterheléses vasbetonokat nyomáscsövekben, monolitikus és előregyártott víztartályokban használják.
1.3.10. Saválló kvarccement
Ez a fajta cement van a fő előnye, amely alapvetően különbözteti meg a többi ásványi kötőanyagtól, képes ellenállni a legtöbb szervetlen és szerves savak hatásával szemben, és a savas koncentráció fokozásával növekszik az ellenállása. Ennek oka a kvarc homok finom eloszlású keveréke, amely nátrium-szilikát vagy kálium-szilikát (folyékony üveg) vizes oldatával van lezárva. Ez a keverék képes az oldható üveg és a szilícium-dioxid közötti fizikai-kémiai folyamatok következtében fokozatosan megszilárdulni és megfelelően erős (30-40 MPa) kővé alakulni.
Savsav-ellenálló cementet alkalmaznak savas közegekhez, különösen a vegyiparban. Azonban még enyhén lúgos környezetben is kizárják a cement alkalmazását.
Következtetés az első fejezethez
Az ebben a fejezetben szereplő, az asztránsok számos definíciója nem mond ellent egymásnak, de mindegyik valamilyen módon kiegészíti az előző definíciót, feltárja a vizsgált egyedülálló jelenség új oldalát - megkeményednek.
A fenti történeti információk rávilágítanak az astringens evolúciójának legfontosabb pillanataira mindaddig, hogy felfedezzék az asztránsok tudományának további fejlesztését, a termelésük és alkalmazásuk technológiáját.
Egy rövid áttekintést a szerkezete és tulajdonságai kötőanyagok építési kérelmet kell tekinteni, mint egy „kiindulási helyzet” további alapos tanulmányt.
2. A KONSTRUKCIÓS CÉLOK STRUKTURÁLÓ SZERKEZETEINEK, AZ INTEGRÁLT ÖSSZETEVŐ KOMBINÁCIÓK ÁLTALÁNOS RENDSZERÉRE
A fentiekben az 1. pontban pusztán építési célú astringensek kerülnek bemutatásra. Tanulmányunk tárgyát képezik. De módszertanilag hibás lenne az összetett kérdéseket kezelni a keményedési struktúrák létrehozásának irányában, csak az ilyen kötőanyagok példáit figyelembe véve, anélkül, hogy figyelembe kellene vennie az önellátásra képes teljes modern anyagkategóriát. Ez nagyon fontos, mert még ma is néhány szakértő véleménye szerint az astringentek teljes skálája véget ér a már megvizsgált listával. Közben a szó szélesebb értelemben vett cementeket a tudomány és a technológia számos ágában használják, és nómenklatúrájuk nagyon kiterjedt. Ezért beszámolhatunk az öngyógyításra képes összetett anyagok rendszeréről. Az építési felhasználásra szánt astringensek egy bizonyos helyet foglalnak el ebben a rendszerben, és mélyebb megértésük érdekében tanácsos - legalábbis általános értelemben - figyelembe venni az egészet (a mai tudás korlátain belül). Könnyen megvalósítható a kötőanyagok egyes csoportjainak egyes osztályozási jellemzőinek kiemelése.
A jól ismert építőanyagok részlege szerinti kötőanyagokat azok kapcsolatát a víz a levegő és hidraulikus kötőanyagok keményedés nem tekinthető kielégítő, mivel nem tükrözik a lényege ezeknek a kötőanyagoknak mélységet, nem jelenik jeleket vagy kihúzza őket kombinálásával. Ezért fontolja meg a kötőanyagok osztályozására vonatkozó egyéb javaslatokat.
Az egyik osztályozást Mikhail Sychev javasolta az asztránsok kikeményedésének okai alapján. Az asztringenseket három csoportba osztotta: 1 - a kémiai reakciók kölcsönhatásai alapján keményedő; 2 - a fizikai-kémiai folyamatok lefolyása következtében megszilárdul; 3 - fizikai jelenségek okozta keményedés, például a keverőfolyadék elpárolgása miatt.
Körülbelül ugyanezen elv szerint az astringenseket elválasztják az AA Pashchenko által javasolt osztályozásban (1. táblázat), amely később más anyagi tudósok további értelmezését is megkapta.
Ennek a klasszifikációnak az alapja a gyakorlati alkalmazás fő kritériuma - a fizikai-kémiai folyamatok egyik jellemzője