Матеріалознавство

Зміст

1. Повітряні.
2. Гідравлічні.
3. Вироби на основі мінеральних вяжучих речовин.
4. Вапно.
5. Цемент.
6. Цегла.

Класифікація неорганічних в’яжучих речовин

            Повітряні в’яжучі речовини можуть тверднути й набирати міцності у повітряно-сухих умовах. До них належать гіпсо-ангідритові в’яжучі речовини, повітряне вапно та його різновиди, магнезіальні в’яжучі речовини та розчинне скло.

Гідравлічні в’яжучі речовини тверднуть і зберігають (або підвищують) міцність після тужавіння в повітряно-сухих умовах і наступного витримування у воді. До них належать гідравлічне вапно, романцемент; портландцемент та його різновиди, пуцолановий цемент, шлакопортландцемент, композиційний цемент; глиноземистий та розширні цементи.

В’яжучі речовини автоклавного твердіння здатні тверднути й утворювати міцний камінь в автоклавах (в умовах підвищених температур, тиску і вологості). До таких в’яжучих речовин належать вапняно-кремнеземисті, вапняно-шлакові й вапняно-зольні.

А зараз за допомогою GR коду ми з вами розглянемо таблицю: Класифікація мінеральних в’яжучих речовин.

Вапно.

Повітряне вапно – в’яжуче, яке одержують випалом карбонатних порід (вапняку, крейди) до повного видалення СО2 при температурах 1000-1200оС:

СаСО3 = СаО + СО2

Процес здійснюють у шахтних, обертових печах, у печах з киплячим шаром.

Джерела виділення пилу у виробництві вапна: дробарки, вузли перевантаження, грохоти, випалювальні печі, млини, склади готової продукції.

Гідравлічне вапно – продукт, отриманий випалом (при температурі, нижче температури спікання) вапняків, що містять від 6 до 25% глинистих і піщаних домішок.

Витрата умовного палива для одержання гідравлічного вапна – 12-14% від її маси (120-140кг/т вапна).

Гідравлічне вапно більш міцне ніж повітряне, але його міцність уступає іншим в’яжучим речовинам.

Цемент. Портландцемент.

Цемент — мінеральна порошкоподібна речовина, будівельний матеріал, узагальнена назва штучних неорганічних в’яжучих речовин, переважно гідравлічних.

Портландцемент – гідравлічне в’яжуче, яке отримують завдяки сумісного тонкого подрібнення клінкера і необхідної кількості двоводневого гіпсу (для регулювання терміну тужавіння й підвищення міцності.

Згідно зі стандартами України встановлені марки портландцементу: М300, М400, М500, М550 і М600.

Згідно з державним стандартом, який діє в Україні (ДСТУ Б В.2.7–46–96), цементи загальнобудівельного призначення поділяють на 5 типів за речовинним складом і міцністю на стиск в 28-добовому віці:

Тип І – портландцемент (від 0 до 5% мінеральних добавок, марки М300, М400, М500, М550, М600);

Тип II – портландцемент з добавками (від 6 до 35% мінеральних добавок),

марки М300, М400, М500, М550, М600;

Тип III – шлакопортландцемент (від 36 до 80% доменного гранульованого шлаку), марки М300, М400, М500;

Тип IV – пуцолановий цемент (від 21 до 55% мінеральних добавок), марки М300, М400, М 500; Тип V – композиційний цемент (від 36 до 80% мінеральних добавок), марки М300, М400, М500.

Без цього в’яжучого не можна отримати бетон, залізобетон, високоміцні розчини.

Властивості цементу – міцність (марка).

v    Марка цементу і будь- якого матеріалу характеризується міцністю матеріалу.

v    Міцність матеріалу це одне з механічних властивостей.

v    Міцність – властивість матеріалів опиратися, не руйнуючись, впливу зовнішніх напруг. До зовнішніх напружень відносяться навантаження, стиск, розтяг, вигини, різкий перепад температур, нерівномірне набухання або висихання і т.п. Показником міцності матеріалів є межа міцності. Існує дві межі міцності : 1) при стисканні; 2)  при розтягуванні.

vМежа міцності на стиск або вигін (марка  матеріалу):

                                де l – відстань між опорами, см; h – висота

,          поперечного перерізу, см; b – ширина поперечного

перерізу, см;  Rр – руйнівне зусилля, (кгс), при цьому

1кгс/см² = 0,1 Мпа.

Rст = F / S ,        де  F –  зовнішня сила, кН

S –  площа поперечного перерізу зразка, м².

vЗгідно з державним стандартом, який діє в Україні (ДСТУ Б В.2.7–46–96), марка цементу визначається межею міцності на вигин зразків – балочок розміром 40х40х160 мм і їх половинок на стиск з розчину цементно – піщаного складу 1: 3 в 28 добовому віці .

vОдні й ті ж самі матеріали нерідко мають дуже широку межу міцності при стисканні, внаслідок чого їм присвоюються певні марки.

 Силікатна цегла

Знаючи склад основного продукту тверднення портландцементу – гідросилікату кальцію nCaO, SiO², mH²O, можна припустити, що вапняно-піщаний розчин також при певних умовах повинен тверднути з утворенням гідросилікатів, оскільки у вапняно-піщаному розчині є всі необхідні компоненти: вапно Са(ОН)², SiO², вода Н₂О.
Першим, хто одержав міцний матеріал на основі вапна і пуску був німецький вчений Міхаєліс, який у 1880 році запропонував оброблювати вапняно-піщану суміш в атмосфері насиченої пари при температурі 150-200°С. Щоб одержати насичену пару такої температури, необхідно підвищити тиск до 1,3 МПа. При температурі 150-200°С, тискові 0,9-1,2 МПа вапно взаємодіє з піском при наявності води, внаслідок чого утворюються гідросилікати:

Са(ОН)₂ +, SiO₂ + Н₂О = nCaO SiO₂– mH₂0.

Цей винахід використаний для виробництва силікатної цегли, до складу якої входить 90-95% піску, 5-10% молотого негашеного вапна і деяка кількість води. Цю сировинну суміш старанно переміщують до повного гашення вапна. Потім з підготовленої таким чином сировинної суміші під великим тиском (15-20 МПа) пресують цеглу. Відформовану цеглу-сирець укладають на вагонетки і направляють для тверднення в автоклави, де під тиском 0,9 МПа і при температурі 175°С цегла пропарюється 10-14 годин; потім вивантажують з автоклави і витримують 10-15 дні для карбонарії вапна.

Силікатну цеглу виготовляють такої самої форми та розмірів, як звичайну глиняну. Одинарна цегла може бути як повнотілою, так і з порожнинами.