Сыпучие материалы, строительные смеси

Основы технологии строительной воздушной извести

Строительной известью называют группу минеральных вяжущих, полученных в результате обжига ниже температуры спекания кальциево-магниевых карбонатных пород в шахтных или вращающихся печах. В процессе обжига при 900…1000 °С известняк подвергается диссоциации:

СаСO3 = CaO CO2

Дробленый известняк крупностью не менее 20 мм в шахтную печь загружается сверху. В качестве топлива применяется природный газ. При сгорании топлива восходящие потоки продуктов сгорания просасываются через сырье и вызывает диссоциацию карбонатных пород. В нижней зоне печи известь охлаждается поступающим в шахту воздухом и отгружается при температуре 50…100 °С.

Продуктом обжига известняка является кусковой пористый материал — комовая негашеная известь – кипелка. Взаимодействие негашеной извести с водой называют гашением:

СаO H2O = Ca(OH)2 Q.

Гашение сопровождается выделением тепла. Продукт гашения – гашеная известь –легкий пушистый порошок Са(ОН)2 . Гашение с избытком воды позволяет получить известковое тесто или известковое молоко.

Твердение извести на воздухе состоит в испарении воды, кристаллизации гидроксида кальция и карбонизации его под воздействием углекислого газа атмосферы:

Са(ОН)2  СO2  H2O = CaCO3  H2O.

Процесс твердения извести протекает медленно, прочность известковых растворов не велика. Процентное суммарное содержание в извести СаО и MgО называют активностью извести (А). В кальциевой воздушной извести доля MgО не превышает 5 %. По активности известь воздушную кальциевую делят на сорта:

Технология изделий на основе известковых вяжущих

В строительстве известь используется для приготовления побелочных составов, в производстве силикатных изделий (силикатного кирпича, силикатных бетонов, теплоизоляционных ячеистых силикатных изделий), кладочных и штукатурных растворов, в том числе сухих строительных смесей.

В 1880 г. немецким ученым Михаэлисом было установлено, что в автоклавных условиях (Р=0,8 МПа, Т= 180 °С) из известково-песчаных смесей могут быть получены прочные и сравнительно долговечные изделия. Химическое взаимодействие извести и кварцевого песка в автоклавных условиях приводит к образованию гидросиликатов кальция. Этот химический процесс лежит в основе твердения извести в силикатных изделиях:

Са(ОН)2  SiO2  ( n-1)H2O = CaO SiO2 nH2O.

сырьевая смесь для силикатного кирпича содержит 92…95 % кварцевого песка, 5…8 % извести и около 7 % воды.

Технология изготовления силикатного кирпича состоит в добыче песка и известняка, производстве извести, размола извести совместно с кварцевым песком в шаровой мельнице, приготовления известково-песчаной смеси, ее гашении. прессовании кирпича при давлении Р-15…20 МПа и запаривании его в автоклаве.

Известково-песчаная смесь может гаситься в непрерывно вращающемся барабане острым паром по давлением 0,2 МПа или после смешивания с водой в смесителе гашение происходит при вылеживании в силосах в течение 6…9 часов. Формование кирпича производят в трехпозиционных полуавтоматических револьверных прессах при давлении 15…20 МПа. Прессованный сырец на вагонетках направляют в автоклав, где производится его запариваение под давлением 0,8…1,6 МПа в течение 10…14 часов.

Силикатный кирпич выпускают семи марок по прочности: 300,250,200, 150, 125, 100, 75; по морозостойкости — F50, F35, F25, F15. Средняя плотность кирпича 1800…2100 кг/м3. Силикатный кирпич применяют для возведения стен и перегородок. Его нельзя применять для кладки фундаментов, так, как он не водостоек а также для кладки печей и дымовых труб, так как он не жаростоек.

Силикатный бетон получают из смеси кварцевого песка 70…80 %, молотого песка с удельной поверхностью 200…250 м2/кг – 8…15 % и смолотой негашеной извести с удельной поверхностью 400…500 м2/кг -6…10 %.

Сырьевую смесь приготавливают в бетоносмесителях принудительного действия, изделия формуют на виброплощадках. После выдерживания изделия твердеют в автоклавах по режиму: 2 ч – подъем давления, 8…9 ч – изотермическое запаривание при этом давлении, 2…3 ч – спуск давления. Прочность изделий при сжатии составляет 15…40 МПа, а при вибропрокате – до 60 МПа.

Ячеистые автоклавные силикатные бетоны – пеносиликаты и газосиликаты получают введением в рецептуру устойчивой технической пены или газообразователей. Ячеистые силикатные бетоны могут иметь плотность от 300 до 1200 кг/м3 и коэффициент теплопроводности – 0,06…0,38 Вт/мК. Это легкие бетоны теплоизоляционного и теплоизоляционно-конструкционного назначения. Ячеистые бетоны выпускаются с прочностью от 0,8 до 15 МПа.

Бетоны

Бетон — искусственный каменный компози­ционный материал, получаемый при затвердевании рационально подобранной смеси из вяжущего вещества, воды, заполнителей и в ряде случаев специальных добавок. До затвердевания эта смесь называется бетонной. Заполнители и вода составляют 85-90% массы бетона, вяжу­щее-10-15%.

Бетоны можно классифицировать по ряду признаков.

По средней плотности различают бетоны особо тяжелые — со средней плотностью более 2500 кг/м3, изготовляемые с применением тяжелых заполнителей (магнетита, барита, чугунного скрапа и др.). Такие бетоны применяются для изготовления специальных защитных конструкций; тяжелые — со средней плотностью 2200-2500 кг/м3 на песке, щебне или гравии из тяжелых горных пород.

Их используют во всех несущих конструкциях; облегченные— со средней плотностью 1800-2200 кг/м3, применяемые преимущественно в несущих конструкциях легкие — со средней плотностью 500-1800 кг/м3. К ним относятся легкие бетоны на пористых природных и искусственных заполнителях, ячеистые бетоны (газобетон, пенобетон), крупнопористые (беспесчаные) бетоны на плотном или пористом заполнителе; особо легкие(ячеистые и на пористых заполнителях) — с плотностью менее 500 кг/м3, используемые для теплоизоляции.

По виду вяжущего различают бетоны цементные (наиболее распространенные), шлаковые, известковые, смешанные силикатные (цементно-известковые, известково-шлаковые и др.), силикатные, гипсовые, шлакощелочные. асфальтобетонные, полимербетонные и др.

По виду заполнителей различают бетоны на плотных, пористых, специальных заполнителях, удовлетворяющих особым требованиям (защиты от излучений, жаростойкости, химической стойкости и др.).

По назначению бетоны подразделяют на конструкционные и специальные. Конструкционные применяют для изготовления несущих и ограждающих строительных конструкций. Основным показателем качества этих бетонов является прочность. В зависимости от конкретных условий эксплуатации к ним могут также предъявлять дополнительные требования по водонепроницаемости, морозостойкости, коррозионной стойкости и т.д.

Специальные бетоны предназначены для работы в особых условиях. Так, жаростойкие бетоны применяют для защиты конструкций при температуре выше 800°С; химически стойкие — в условиях действия агрессивных сред; радиационно-стойкие — для защиты от воздействия радиационных излучений; теплоизоляционные — для тепловой изоляции помещений, оборудования и т.п.

На макроуровне бетон состоит из зерен крупного заполнителя и мат­рицы, представленной цементно-песчаным раствором. Уровень мезоструктуры включает мелкий заполнитель и матрицу из гидратированного цемента.

На микроуровне бетон состоит из продуктов гидратации цемента (портландита, эттрингита, гидросиликатов кальция, гелеобразной фазы) и его негидратированных зерен, пор и воды, заполняющей поры.

Одной из важных характеристик бетона является его поровая струк­тура, или поровое пространство, определяемое как объем не заполнен­ный твердой фазой. Поровая структура бетона формируется с момента затворения сухой смеси водой до ее затвердевания и получения искусственного конгло­мерата.

Маркировка гипсовых вяжущих веществ

Для строительных изделий и декоративных деталей рекомендуется применять гипс марок Г-2…Г-7 всех сроков твердения и степеней помола. Для производства штукатурных работ, затирки швов и для специальных целей применяют гипс марок Г-2…Г-25 нормального и медленного твердения, среднего и тонкого помола.

Вяжущие высшей категории для строительных изделий должны иметь прочность не ниже Г-5, максимальный остаток на сите №02 не более 12 %.

2.2.2. Основы технологии гипсовых и гипсобетонных изделий

Гипсовые вяжущие применяют при производстве гипсовой штукатурки, перегородочных стеновых плит (гипсолит) и панелей, стеновых камней, деталей, гипсовых сухих строительных смесей. Ангидритовый цемент применяют для устройства бесшовных полов, оснований под чистые полы ( в том числе сборных), в производстве легких бетонов и искусственного мрамора. Эстрих-гипс применяют аналогично ангидриту при устройстве полов.

Гипсолит – (гипсовые перегородочные плиты) в соответствии с требованиями ГОСТ выпускают толщиной 80…100 мм и длиной 800 мм. Торцевые и боковые грани выполняют в виде полукруглых желобков или пазов и гребней, заполняемых строительным раствором при сборке перегородок. Плиты изготавливают из гипсового теста и гипсобетонных смесей с заполнителями из древесных отпилок и волокон до 3 % по массе.

Компоненты смешивают с водой в гипсомешалке при скорости вращения винтовых лопастей 600…1000 об/мин. Изделия формуют на карусельной машине в спаренных раздвижных формах. Стол машины вращается вокруг вертикального вала. При этом каждая из форм поочередно устанавливается под мешалкой. За один оборот в течение 7 мин машина формует 56 плит.

За этот период гипсовая смесь должна схватиться и изделия выталкиваются из форм. Для обеспечения схватывания в период 5…6 мин гипс затворяют теплой водой ( Т=35…40 °С). Для ускорения сэхватывания в состав массы вводят 2…3 % вторичного двуводного гипса. Отформованные изделия сушат в тоннельных сушилках очищенными дымовыми газами или подогретым воздухом при температуре 100…120°С в течение 24…30 часов.

ГКЛ – гипсокартонные листы изготавливаются толщиной 10…12 мм, шириной 1200…1300 мм и длиной 250…3300 мм. Гипсовая масса из смеси гипса, воды, регулятора схватывания (СДБ, вторичный двугидрат, NaCl) из пропеллерно-скребкового смесителя подается на формующий стол. Гипсовая смесь равномерно распределяется по нажней картонной ленте.

Края нижней ленты загибаются вверх, а затем к ним под формующими валками приклеивается жидким стеклом верхняя картонная лента. Гипсокартонная лента по конвейеру схватывания передвигается к отрезному станку. К моменту резки ленты на листы гипсовый сердечник схватывается. Листы поступают в туннельную сушилку.

Прочность на изиб листов штукатурки повышается в случае использования для армирования вместо листов картона бумажной макулатуры, вводимой в смеситель в виде бумажной пульпы. Для изготовления гипсовых изделий применяется также технология прессования. Такая листовая штукатурка выпускается под названием гипсоволокнистых листов — ГВЛ. ГКЛ и ГВЛ монтируют по направляющим металлическим профилям с помощью саморезов.

Гипсобетонные панели используют для устройства перегородок в помещениях с влажностью до 60 %. Их изготавливают размером на комнату сплошными или с проемами толщиной 80…100 мм высотой 3 м и длиной 6 м. Гипсобетонные перегородки на 80 : дешевле кирпичных и на 125 % дешевле железобетонных, имеют хорошую звукоизоляцию, гипса, воды, песка, крупного заполнителя в виде пемзы, туфа, топливных шлаков, керамзита, аглопорита, древесных опилок, волокон, льняной костры.

Панели армируют алюминиевой проволокой или деревянными рейками. Недостатками панелей являются хрупкость, пониженное сцепление с арматурой, ползучесть, низкая водостойкость. Изделия формуют литьем или прессованием, сушат при температуре 105…130 °С в течение 18…24 часов. В практике строительства для производства отделочных работ применяют сухие смеси на гипсовой основе.

Технические свойства смеси «волма-слой»

С применением сухих смесей на основе гипса сегодня решается широкий круг задач по отделке интерьеров. К наиболее распространенным торговым маркам сухих строительных смесей на основе гипса относятся марки «Vitonit», KNAUF, «Плитонит», «Юнис-ХХI», «Атлас», «Старатели», «Боларс», «ВОЛМА». Хорошо зарекомендовали себя сухие смеси торговой марки KNAUF.

Это тонкослойные (финишные) и толстослойные штукатурные смеси, шпатлевки, клеи. Например, штукатурка «Ротбанд» (Rotband-Haftputzgips)- универсальная сухая штукатурная смесь на основе гипсового вяжущего. Предназначена для оштукатуривания вручную стеновых поверхностей, имеющих шероховатую поверхность — кирпичной кладки, пенобетона внутри помещений с нормальной влажностью, включая кухни и ванные комнаты в жилых помещениях.

Сухая смесь на гипсовой основе «ВОЛМА-Слой» — гипсовая штукатука для ручного нанесения, не требующая шпатлевания. Содержит минеральные и водоредуцирующие добавки.Технические характеристики смеси приведены в табл. 2.2.

Технология магнезиальных вяжущих и изделий из них

Магнезиальные вяжущие – это воздушные вяжущие вещества, получаемые в результате обжига при температуре 700…800 °С и помола природного магнезита или доломита в шахтных или вращающихся печах. Обжигом магнезита при температуре 700…800°С получают каустический магнезит:

MgСO3 = MgO CO2.

Обжигом долмитаита при температуре 650…900°С получают каустический магнезит:

MgСO3СаСО3 = MgO СаСО3  CO2.

Для затворения применяют не воду, а концентрированные растворы солей FeSO4 или MgCl26H2O – бишофит. Дозировка бишофита по массе должна составлять 33…38 МПа. Через 28 суток прочность искусственного камня составляет 20…60 МПа, в случае применения каустического доломита прочность не превышает 30 МПа.

В процессе твердения образуется оксихлорид магния 3MgOMgCl26H2O и кристаллизуется Mg(OH)2.

Магнезиальные вяжущие вещества применяют для производства бетонов с органическими заполнителями. При использовании древесной стружки получают теплоизоляционный фибролит, а при введении опилок – ксилолит, применяемый при возведении стен и полов. В сочетании с неорганическими заполнителями получают штукатурные растворы, плиты искусственного мрамора, лестничные ступени и подоконные плиты.