Гипс органическое вещество или нет – строительный, полимерный, скульптурный, формула, фото, акриловый, плотность,сколько сохнет, чем отличается от алебастра, виды, марки, свойства, чем можно заменить

Гипс. Описание, свойства, происхождение и применение минерала

 
Гипс — минерал, водный сульфат кальция. Волокнистая разновидность гипса называется селенитом, а зернистая — алебастром. Один из самых распространенных минералов; термин используется и для обозначения сложенных им пород. Гипсом также принято называть строительный материал, получаемый путем частичного обезвоживания и измельчения минерала. Название происходит от греч. гипсос, что в древности обозначало и собственно гипс, и мел. Плотная снежно белая, кремовая или розовая тонкозернистая разновидность гипса известна как алебастр

СТРУКТУРА


Химический состав — Ca[SO4] × 2H2O. Сингония моноклинная. Кристаллическая структура слоистая; два листа анионных групп [SO4]2-, тесно связанные с ионами Ca2+, слагают двойные слои, ориентированные вдоль плоскости (010). Молекулы H2O занимают места между указанными двойными слоями. Этим легко объясняется весьма совершенная спайность, характерная для гипса. Каждый ион кальция окружен шестью кислородными ионами, принадлежащими к группам SO4, и двумя молекулами воды. Каждая молекула воды связывает ион Ca с одним ионом кислорода в том же двойном слое и с другим ионом кислорода в соседнем слое.

СВОЙСТВА


Цвет самый разный, но обычно белый, серый, жёлтый, розовый и т.д. Чистые прозрачные кристаллы бесцветны. Примесями может быть окрашен в различные цвета. Цвет черты белый. Блеск у кристаллов стеклянный, иногда с перламутровым отливом из-за микротрещинок совершенной спайности; у селенита — шелковистый. Твёрдость 2 (эталон шкалы Мооса). Спайность весьма совершенная в одном направлении. Тонкие кристаллы и спайные пластинки гибки. Плотность 2,31 — 2,33 г/см3.
Обладает заметной растворимостью в воде. Замечательной особенностью гипса является то обстоятельство, что растворимость его при повышении температуры достигает максимума при 37-38°, а затем довольно быстро падает. Наибольшее снижение растворимости устанавливается при температурах свыше 107° вследствие образования «полугидрата» — CaSO4 × 1/2H2O.
При 107°C частично теряет воду, переходя в белый порошок алебастра, (2CaSO4 × Н2О), который заметно растворим в воде. В силу меньшего количества гидратных молекул, алебастр при полимеризации не даёт усадки (увеличивается в объеме прибл. на 1%). Под п. тр. теряет воду, расщепляется и сплавляется в белую эмаль. На угле в восстановительном пламени даёт CaS. В воде, подкисленной H

2SO4, растворяется гораздо лучше, чем в чистой. Однако при концентрации H2SO4 свыше 75 г/л. растворимость резко падает. В HCl растворим очень мало.

МОРФОЛОГИЯ


Кристаллы благодаря преимущественному развитию граней {010} имеют таблитчатый, редко столбчатый или призматический облик. Из призм наиболее часто встречаются {110} и {111}, иногда {120} и др. Грани {110} и {010} часто обладают вертикальной штриховкой. Двойники срастания часты и бывают двух типов: 1) галльские по (100) и 2) парижские по (101). Отличить их друг от друга не всегда легко. Те и другие напоминают собой ласточкин хвост. Галльские двойники характеризуются тем, что рёбра призмы m {110} располагаются параллельно двойниковой плоскости, а ребра призмы l {111} образуют входящий угол, в то время как в парижских двойниках рёбра призмы Ι {111} параллельны двойниковому шву.
Встречается в виде бесцветных или белых кристаллов и их сростков, иногда окрашенных захваченными ими при росте включениями и примесями в бурые, голубые, жёлтые или красные тона. Характерны сростки в виде «розы» и двойники — т.наз. «ласточкины хвосты»). Образует прожилки параллельно-волокнистой структуры (селенит) в глинистых осадочных породах, а также плотные сплошные мелкозернистые агрегаты, напоминающие мрамор (алебастр). Иногда в виде землистых агрегатов и скрытокристалличесих масс. Также слагает цемент песчаников.
Обычны псевдоморфозы по гипсу кальцита, арагонита, малахита, кварца и др., так же как и псевдоморфозы гипса по другим минералам.

ПРОИСХОЖДЕНИЕ


Широко распространённый минерал, в природных условиях образуется различными путями. Происхождение осадочное (типичный морской хемогенный осадок), низкотемпературно-гидротермальное, встречается в карстовых пещерах и сольфатарах. Осаждается из богатых сульфатами водных растворов при усыхании морских лагун, солёных озёр. Образует пласты, прослои и линзы среди осадочных пород, часто в ассоциациях с ангидритом, галитом, целестином, самородной серой, иногда с битумами и нефтью. В значительных массах он отлагается осадочным путем в озёрных и морских соленосных отмирающих бассейнах. При этом гипс наряду с NaCl может выделяться лишь в начальных стадиях испарения, когда концентрация других растворенных солей еще не высока. При достижении некоторого определенного значения концентрации солей, в частности NaCl и особенно MgCl

2, вместо гипса будут кристаллизоваться ангидрит и затем уже другие, более растворимые соли, т.е. гипс в этих бассейнах должен принадлежать к числу более ранних химических осадков. И действительно, во многих соляных месторождениях пласты гипса (а также ангидрита), переслаиваясь с пластами каменной соли, располагаются в нижних частях залежей и в ряде случаев подстилаются лишь химически осажденными известняками.

В России мощные гипсоносные толщи пермского возраста распространены по Западному Приуралью, в Башкирии и Татарстане, в Архангельской, Вологодской, Горьковской и других областях. Многочисленные месторождения верхнеюрского возраста устанавливаются на Сев. Кавказе, в Дагестане. Замечательные коллекционные образцы с кристаллами гипса известны из месторождения Гаурдак (Туркмения) и других месторождений Средней Азии (в Таджикистане и Узбекистане), в Среднем Поволжье, в юрских глинах Калужской области. В термальных пещерах Naica Mine, (Мексика) были найдены друзы уникальных по размерам кристаллов гипса длиной до 11 м.

ПРИМЕНЕНИЕ


Сегодня минерал «гипс» — это в основном сырье для производства α-гипса и β-гипса. β-гипс (CaSO4·0,5H2O) — порошкообразный вяжущий материал, получаемый путём термической обработки природного двухводного гипса CaSO4·2H2O при температуре 150—180 градусов в аппаратах, сообщающихся с атмосферой. Продукт измельчения гипса β-модификации в тонкий порошок называется строительным гипсом или алебастром, при более тонком помоле получают формовочный гипс или, при использовании сырья повышенной чистоты, медицинский гипс.

При низкотемпературной (95-100 °C) тепловой обработке в герметически закрытых аппаратах образуется гипс α-модификации, продукт измельчения которого называется высокопрочным гипсом.

В смеси с водой α и β-гипс твердеет, превращаясь снова в двуводный гипс, с выделением тепла и незначительным увеличением объема (приблизительно на 1 %), однако такой вторичный гипсовый камень имеет уже равномерную мелкокристаллическую структуру, цвет различных оттенков белого (в зависимости от сырья), непрозрачный и микропористый. Эти свойства гипса находят применение в различных сферах деятельности человека.


Гипс (англ. Gypsum) — CaSO4 * 2H2O

Молекулярный вес172.17 г/моль
Происхождение названияОт греческого γύψος (gyps) означающего «мел» или «штукатурка», «burned» mineral.
IMA статусдействителен

КЛАССИФИКАЦИЯ


Strunz (8-ое издание)6/C.22-20
Nickel-Strunz (10-ое издание)7.CD.40
Dana (7-ое издание)29.6.3.1
Dana (8-ое издание)29.6.3.1
Hey’s CIM Ref.25.4.3

ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА


Цвет минералабесцветный переходящий в белый, часто бывает окрашен минералами-примесями в жёлтый, розовый, красный, бурый и др.; иногда наблюдается секториально-зональная окраска или распределение включений по зонам роста внутри кристаллов; бесцветный во внутренних рефлексах и напросвет.
Цвет чертыбелый
Прозрачностьпрозрачный, полупрозрачный, непрозрачный
Блескстеклянный, близкий к стеклянному, шелковистый, перламутровый, тусклый
Спайностьвесьма совершенная легко получаемая по {010}, почти слюдоподобная в некоторых образцах; по {100} ясная, переходящая в раковистый излом; по {011}, дает занозистый излом {001}
Твердость (шкала Мооса)2
Изломровный, раковистый
Прочностьгибкий
Плотность (измеренная)2.312 — 2.322 г/см3
Радиоактивность (GRapi)0

ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА


Типдвуосный(+)
Показатели преломленияnα = 1.519 — 1.521 nβ = 1.522 — 1.523 nγ = 1.529 — 1.530
Максимальное двулучепреломлениеδ = 0.010
Оптический рельефнизкий
Плеохроизмне плеохроирует
Рассеиваниесильная r > v наклонная
Люминесценция в ультрафиолетовом излучениифлюоресцентный, оранжево-желтый

КРИСТАЛЛОГРАФИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА


Точечная группа2/m — Моноклинно-призматический
Пространственная группаA2/a
Сингониямоноклинный
Параметры ячейкиa = 5.679(5) Å, b = 15.202(14) Å, c = 6.522(6) Å, β = 118.43°
Морфологияот тонких до толстых плоских кристаллов, {010} с {111} и {120}; кристаллы могут быть искаженными, согнутыми или скрученными
Двойникование{100} («ласточкин хвост»), очень часто, с входящим углом, обычно образованным по {111}; по {101} в качестве контактных близнецов («бабочка» или «в форме сердца»), а также по {111}; по {209} как крестообразные проникающие близнецы

Интересные статьи:

mineralpro.ru   28.07.2016  

Гипс — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 10 сентября 2016; проверки требуют 48 правок. Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 10 сентября 2016; проверки требуют 48 правок. Эта статья — о минерале. О строительном и отделочном материале см. Гипс (материал).

Гипс — минерал из класса сульфатов, по составу гидрат сульфата кальция (CaSO4·2H2O). Волокнистая разновидность гипса называется селенитом, а зернистая — алебастром.

Игольчатые кристаллы гипса. Окр. озера Торренс Гипсовый песок из Национального памятника природы «Белые пески» (Уайт-Сэндз) штата Нью-Мексико (США)

Блеск стеклянный или шелковистый (у волокнистых разновидностей), спайность весьма совершенная в одном направлении (расщепляется на тонкие пластинки). Цвет белый, серый, иногда красноватый, при наличии примесей имеет серую, желтоватую, розоватую, бурую окраску. Волокнистые разности дают занозистый излом. Черта белая. Сингония моноклинная. Плотность — 2,3 г/см³, твёрдость по шкале Мооса — 2. Текстура — массивная.

Гипс — типичный осадочный минерал. Встречается в пластах осадочных пород в форме чешуйчатых, волокнистых или плотных мелкозернистых масс, бесцветных или белых кристаллов, иногда окрашенных захваченными ими при росте включениями и примесями в бурые, голубые, жёлтые или красные тона. Образует прожилки параллельно-волокнистой структуры (селенит) в глинистых осадочных породах, а также сплошные мелкозернистые агрегаты, напоминающие мрамор (алебастр). Иногда в виде землистых агрегатов, а также слагает цемент песчаника. В почвах аридной зоны формируются новообразования гипса: одиночные кристаллы, двойники («ласточкины хвосты»), друзы, «гипсовые розы» и т. д.

Месторождения гипса распространены по всему миру. В России они есть в Пермском крае (Кунгур), в Тульской области (Новомосковск), в Нижегородской области (Пешелань, Гомзово), Самарской области (Самара), Краснодарском крае (Мостовской, Шедок, Псебай), Карачаево-Черкесской республике (Хабез, Черкесск), Волгоградской области.

Волокнистый гипс (селенит) используют для недорогих ювелирных изделий. Из алебастра издревле вытачивали крупные ювелирные изделия — предметы интерьера (вазы, столешницы, чернильницы и т. д.).

В «сыром» виде используется как удобрение и в целлюлозно-бумажной промышленности, в химической для получения красок, эмали, глазури. Гипс применяют, как вяжущий материал в строительном деле, в медицине. Также гипс применяется для создания декоративных элементов в классическом стиле (барельефы, карнизы и т. д.). Широкое применение в архитектуре гипс получил в Античной культуре.

Желтоватые и более плотные разновидности гипса являются хорошим поделочным материалом.

Гипс (материал) — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 24 июля 2019; проверки требуют 5 правок. Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 24 июля 2019; проверки требуют 5 правок.

Минерал гипс после добычи и переработки широко используется в промышленности, строительстве, ремонте, медицине, как скульптурный материал и т. д. Обожжённый гипс применяют для отливок и слепков (барельефы, карнизы и т. д.), как вяжущий материал в строительном деле. Гипсовым раствором скреплены блоки Пирамиды Хеопса. Скульптурный гипс, так же как и медицинский, характеризуется чистотой и хорошим помолом. Этот материал широко используется в скульптуре для изготовления прочных форм или фигур, а также в стоматологии для изготовлении слепков зубов. Изделия из скульптурного гипса могут служить основой для декупажа или для росписи. Несмотря на то, что этот материал в застывшем виде является достаточно пористым и хрупким, он может применяться для изготовления уличной скульптуры и идеален для создания элементов интерьера и декоративных фигурок.

В наши дни природный гипс служит в основном сырьём для производства α-гипса и β-гипса. β-гипс (CaSO4·0,5H2O) — порошкообразный вяжущий материал, получаемый путём термической обработки природного двухводного гипса CaSO4·2H2O при температуре 150—180 градусов в аппаратах, сообщающихся с атмосферой. Продукт измельчения гипса β-модификации в тонкий порошок называется строительным гипсом или алебастром, при более тонком помоле получают формовочный гипс или, при использовании сырья повышенной чистоты, медицинский гипс.

При низкотемпературной (95-100 °C) тепловой обработке в герметически закрытых аппаратах образуется гипс α-модификации, продукт измельчения которого называется высокопрочным гипсом.

В смеси с водой α и β-гипс твердеет, превращаясь снова в двуводный гипс, с выделением тепла и незначительным увеличением объема (приблизительно на 1 %), однако такой вторичный гипсовый камень имеет уже равномерную мелкокристаллическую структуру, цвет различных оттенков белого (в зависимости от сырья), непрозрачный и микропористый. Эти свойства гипса находят применение в различных сферах деятельности человека.

По ГОСТ 125-79 в зависимости от сроков схватывания различаются виды гипса: быстротвердеющий — начало схватывания не ранее 2 мин., конец — не позднее 15 мин.; нормальнотвердеющий — начало схватывания не ранее 6 мин., конец — не позднее 30 мин.; - медленнотвердеющий — начало схватывания не ранее 20 мин., конец — не нормируется.

Виды гипсовых материалов и их классификация[править | править код]

В зависимости от типа тепловой обработки гипсовые материалы делятся на низкообжиговый и высокообжиговый. По тому, как затвердевает гипс, его делят на три группы:

  • быстротвердеющий гипс-А
  • нормальнотвердеющий гипс –Б
  • медленно твердеющий гипс-В

Виды гипса по степени помола :

  • I Грубый
  • II Средний
  • III Тонкий

Кроме этого, есть классификация гипса по степени сжатия (измеряется в мегапаскалях). Таких видов 12.

Первое число в номенклатурном наименовании (5, 6, 13, 16 и т.п.) обозначает прочность гипса на сжатие, единицой измерения которой является 1МПа – 10 кг/см2. Т.е. гипс с маркировкой 5 выдержит давление в 50 кг на см2, с маркировкой 13 - 130 кг/см2.

В 2010 году в мире было произведено по данным USGS 147 миллионов тонн гипса. Крупнейшие производители — Китай (47 млн т), Иран (13 млн т), Испания (11,5 млн т), США (8,8 млн т), Таиланд (8,5 млн т).[1]

Неорганические (минеральные) и органические вяжущие материалы

 

Вяжущим называется вещество, которое под влиянием физико-химических процессов способно переходить из жидкого или тестообразного состояния в камневидное и связывать при этом смешанные с ним отдельные камни, куски и мелкие частицы материалов. Этим свойством пользуются для изготовления безобжиговых искусственных каменных материалов и изделий; скрепления каменных материалов при кладке и соединения готовых деталей; изготовления бетона и строительных растворов.

Вяжущие вещества подразделяются на минеральные – неорганические и органические. Минеральные вяжущие вещества в строительстве используют чаще, чем органические, и промышленность выпускает их в виде порошка, который при смешивании с водой схватывается (теряет пластичность), а затем твердеет.

Минеральные вяжущие вещества подразделяются на гидравлические, воздушные и автоклавного твердения.

Вяжущие вещества, способные твердеть и сохранять или повышать прочность не только в воздухе, но и в воде, называются гидравлическими (цемент, гидравлическая известь). Если же они твердеют и повышают прочность только на воздухе, то их называют воздушными вяжущими (известь, гипс, каустический магнезит, растворимое жидкое стекло и кислотоупорный цемент). Вяжущие автоклавного твердения наиболее эффективно твердеют при гидротермальной обработке насыщенным паром.

К гидравлическим вяжущим относится большая группа материалов, объединенных общим названием цемент. В нее входят: портландцемент, пуццолановый портландцемент, шлакопортландцемент, глиноземистый цемент, расширяющиеся и безусадочные цементы, напрягающий портландцемент, а также цемент для строительных растворов.

Первое место среди вяжущих по производству и использованию занимает портландцемент. Это продукт тонкого помола клинкера, получаемого равномерным обжигом до спекания при температуре до 1500°С тщательно дозированных смесей материалов, содержащих углекислую известь (78%) и глину (22%), или же естественных материалов соответствующего состава (известковый мергель). После помола цемент выдерживается в силосах, где происходит его охлаждение и гашение свободной извести под действием влаги и воздуха.

Прочность портландцемента характеризуется его маркой. Марку устанавливают по пределу прочности при изгибе образцов-балочек размером 40×40×160 мм и сжатии их половинок. Образцы изготовляют из цементного раствора состава 1:3 (по массе), где одна часть цемента, три части песка, затем их подвергают испытанию через 28 суток после изготовления.

Промышленность выпускает портландцемент следующих марок: 300, 400, 500 и 600, соответственно в системе СИ – 30; 40, 50 и 60 МПа. Начало схватывания цементного теста должно наступать не ранее 45 мин, а конец – не позднее 12 часов от начала затворения водой.

Портландцемент применяют при производстве бетонных и железобетонных конструкций, работающих в подземных, наземных и подводных условиях. Его не используют для изготовления конструкций, подвергающихся действию морской, пресной, проточной, подаваемой под большим давлением воды и агрессивных сред.

Пуццолановый портландцемент и шлакопортландцемент получают совместным помолом портландцемента с активными добавками (диатомит, трепел), которые достигают 20-40% массы портландцемента, а для шлакового – 30-70% (доменные гранулированные шлаки).

Пуццолановый портландцемент не разрушается при воздействии пресной и проточной воды, устойчив против воздействия агрессивных вод. Он применяется наряду с обычным для изготовления бетонных или железобетонных конструкций, преимущественно в канализационных, водопроводных и морских гидротехнических сооружениях.

Шлаковый портландцемент водостоек, прочность его примерно такая же, как у портландцемента, но он менее активен и менее морозостоек. Он применяется для бетонных и железобетонных конструкций, подверженных действию пресных и минерализованных вод, а также для сборных железобетонных изделий с применением гидротермальной обработки. Портландцементы следует хранить в закрытых складах, но и при самых благоприятных условиях хранения активность его со временем снижается.

Глиноземистый цемент – быстродействующее и высокопрочное гидравлическое вяжущее вещество. Он получается в результате обжига до сплавления смеси сырья, богатого глиноземом, с известью или известняком и последующего тонкого помола. Выпускается трех марок: 400, 500 и 600 (СИ – 40, 50, 60). Через cyтки после изготовления образцы обладают прочностью 80-90% марочной.

Глиноземистый цемент – дорогой материал, его применяют при аварийных работах, когда требуются высокая стойкость против пресных и сульфатных вод, высокая прочность, а также в конструкциях, подверженных попеременному воздействию воды и мороза. Его нельзя употреблять в бетонных и железобетонных конструкциях, подвергающихся пропариванию.

Расширяющиеся и безусадочные цементы отличаются от других видов цемента, дающих усадку при твердении на воздухе. В их состав входят, кроме глиноземистого цемента, известь и гипс. Этот цемент быстро схватывается, твердеет, дает высокую прочность и водонепроницаемость. Он применяется для гидроизоляции сооружений, заделки стыков, а также для аварийных работ.

Напрягающий портландцемент. Для него характерна при твердении энергия расширения в 3-4 МПа. Применяют его для изготовления железобетонных изделий, арматура которых должна быть напряжена в нескольких направлениях (напорные трубы, тонкостенные конструкции).

Цемент для строительных растворов выпускается марки 150 (СИ – 15 МПа) и предназначается для кладочных и штукатурных растворов и бетонов марки не выше 100 (СИ – 10 МПа).

Воздушные вяжущие вещества. Наибольшее использование в строительстве имеют воздушные вяжущие: воздушная известь, строительный гипс, каустический магнезит и каустический доломит.

Воздушную известь получают обжигом (в специальных печах) известняка или других горных пород, содержащих углекислый кальций, который разлагается на негашеную известь (кипелку) и углекислый газ. Кипелка поступает на строительство в виде крупных кусков, которые при соединении с небольшим количеством воды (1:1) превращается в порошок (пушонку), и при избытке воды (1:3) – в известковое тесто или молоко. Гасится известь (кипелка) в гасильных ямах или в гидраторах непрерывного действия.

В настоящее время широко внедряется негашеная молотая известь. Она отличается от гашеной тем, что быстрее схватывается и твердеет и не дает отходов. Ее рационально употреблять в зимнее время, так как тепло, выделяемое при гашении, поддерживает положительную температуру в первый период твердения, и нет необходимости в подогреве раствора.

Воздушную известь используют при приготовлении кладочных и штукатурных растворов, искусственных каменных материалов: известково-песчаного (силикатного) кирпича, силикатных и пеносиликатных изделий, шлакобетонных блоков, покрасочных соста­вов и т.д. Изделия на основе воздушной извести применяются в наземных сухих частях зданий с сухим режимом эксплуатации.

Известь-кипелку следует хранить в помещениях, защищенных от влаги, но длительное ее хранение снижает качество.

Гипс строительный получают из природного гипсового камня обжигом при определенных условиях и последующего тонкого помола. При затворении строительного гипса водой происходит быстрое схватывание. Он используется для штукатурных растворов, изготовления сухой штукатурки, перегородочных плит, лепных архитектурных деталей и т. д. Изделия из гипса неводостойки, и их нельзя применять во влажных помещениях. Гипс не рекомендуется долго хранить и всегда следует оберегать от увлажнения.

Магнезиальные вяжущие вещества (каустический магнезит и каустический доломит) получают обжигом горных пород магнезита и доломита с последующим их помолом. Затворяют их водными растворами солей хлористого или сернокислого магния. Магнезиальные вяжущие необходимы при изготовлении ксилолита (смесь с опилками), который используют для устройства полов. На их основе производят фибролит, облицовочные материалы для внутренней отделки помещений (плитки искусственного мрамора) и пр.

Органические вяжущие вещества. К этой группе относятся битумные и дегтевые вяжущие вещества.

Битумы получают при переработке нефти (нефтяные битумы), они также встречаются в природе в чистом виде (природные битумы). Битумные вяжущие вещества широко применяют для устройства асфальтобетонных покрытий автодорог, асфальтовых полов, гидроизоляции, наклейки и изготовления рулонных кровельных материалов, приготовления мастик и эмульсий.

Дегтевые вяжущие вещества получают в процессе перегонки каменного угля. Они нужны при устройстве дорожных покры­тий, изготовлении и наклейке кровельных рулонных материалов.

 

Бетоны

 

Бетоном называют искусственной каменный материал, получаемый при твердении рационально подобранной смеси из вяжущего вещества, воды и заполнителей – мелкого песка и крупного гравия или щебня. Бетоны классифицируют в зависимости от объемной массы, вида вяжущего вещества, назначения и других признаков.

За основу принята классификация бетона по средней плотности:

а) особо тяжелый бетон имеет среднюю плотность более 2500 кг/м3 (заполнитель – чугунная дробь, баритовый щебень, песок и другие тяжелые горные породы) и применяется при строительстве зданий и сооружений спецназначения;

б) тяжелый бетон (обычный) имеет среднюю плотность от 1800 до 2500 кг/м3 (заполнитель – песок и щебень из плотных камней) и применяется для фундаментов, полов, железобетонных несущих конструкций;

в) легкий бетон имеет среднюю плотность от 500 до 1800 кг/м3 (заполнитель – песок и щебень из шлака, керамзита, аглопорита, пемзы и других легких материалов) и применяется для изготовления стен, перекрытий;

г) особо легкий бетон со средней плотностью до 500 кг/м3 (заполнитель – легкие пористые материалы).

К особо легким бетонам также относятся ячеистые бетоны: пенобетон, получаемый смешиванием вяжущего, воды и песка с пеной, и газобетон, получаемый смешиванием аналогичной смеси с газообразователем. Они применяются так же, как и легкие бетоны, в качестве изоляционного материала.

Вяжущие вещества и вода – активные составляющие бетона, так как благодаря реакции между ними образуется цементный камень и происходит сцепление его с заполнителями. Заполнители чаще инертны, так как не вступают в химическое соединение с вяжущим веществом и водой. Заполнители (инертные) образуют жесткий скелет бетона и уменьшают его усадку, которая возникает из-за усадки цементного камня при твердении. В качестве заполнителя используют дешевые местные материалы, чем снижается стоимость бетона.

Бетоны классифицируются по видам вяжущего вещества на цементные, силикатные, гипсовые, асфальтобетоны, кислотостойкие бетоны, полимербетоны, пластобетоны. Наиболее широко в строительстве используют цементные бетоны, остальные виды применяют реже и в определенных условиях.

В качестве вяжущего в цементных бетонах используют портландцемент различных видов и марок, выбор их зависит от назначения возводимой конструкции. Вода для приготовления бетона должна быть чистой. Чистыми должны быть мелкий и крупный заполнители.

Прочность бетона зависит от количества и марки цемента, водоцементного отношения (В/Ц) и правильного подбора состава бетона. Прочность бетона характеризует марка. Нормами установлены марки бетона в зависимости от плотности (в 28-дневиом возрасте):

а) для тяжелых бетонов – 50, 75, 100, 150, 200, 250, 300, 350, 400, 450, 500, 600, в системе СИ соответственно 5-80 МПа;

б) для легких бетонов – 25, 35, 75, 100, 150, 200, 250, 300, 350, 400, в системе СИ соответственно 2,5-40 МПа.

Запись состава бетонной смеси выражается отношением. Например: 1:2,5:4,5 при В/Ц = 0,65, где числа означают: 1 – масса цемента, 2,5 – песка, и 4,5 – щебня.

В настоящее время бетон приготовляют централизованно на механизированных бетонных заводах.

Бетон, доставляемый к рабочему месту, укладывают в onaлy6ку, деревянные или металлические формы, внутренняя поверхность которых имеет очертания и размеры изготовляемой детали. Для повышения плотности и прочности бетона бетонная смесь после укладки в опалубку подвергается вибрации с помощью вибратора. Вид и конструкция вибратора зависят от очертаний и размеров бетонной конструкции.

Бетон должен иметь необходимую влажность и температуру, особенно при жаркой погоде и в зимнее время. В заводских условиях твердение бетона ускоряют пропариванием и электропрогревом.

 



Дата добавления: 2017-02-13; просмотров: 2540;


Похожие статьи:

2.1.2 Гипсовые вяжущие вещества

Все гипсовые вяжущие вещества относятся к воздушным вяжущим. Изготавливаются они из гипсового камня, преимущественно состоящего из двуводного гипса CaSO4 ∙ 2H2O. Реже для производства гипса используют природный CaSO4.

Природный гипс (гипсовый камень) содержит некоторое количество примесей глины, песка, известняка, органических веществ. Цвет гипсового камня, не содержащего существенного количества примесей, приближается к белому. Примеси придают гипсу различные оттенки.

Обжиг гипсового камня осуществляется при температуре 120 – 180 0С в незамкнутом пространстве. Это необходимо для удаления воды в виде пара:

CaSO4 ∙ 2H2O = CaSO4 ∙ 0,5H2O + 1,5H2O.

Продукт обжига называют строительным гипсом. Он состоит из полугидрата CaSO4 ∙ 0,5H2O, содержит небольшое количество CaSO4 и неразложившийся двуводный гипс.

Строительный гипс обладает способностью быстро твердеть. Однако основным недостатком данного вяжущего вещества является малая водостойкость продуктов его твердения.

При более высокой температуре (около 600 – 800 0С) завершается дегидратация, и можно получать вяжущие вещества, состоящие преимущественно из CaSO4:

CaSO4 ∙ 0,5H2O = CaSO4 + 0,5H2O.

При температуре около 1100 0С может быть получен еще один вид вяжущего гипсового с основным составляющим - оксидом кальция.

Основная реакция процесса твердения гипса – образование двуводного сульфата кальция:

CaSO4 ∙ 0,5H2O + 1,5H2O = CaSO4 ∙ 2H2O.

Несмотря на простоту реакции, особенности твердения гипса и механизм протекания очень сложны.

В строительстве гипс используется для изготовления сооружений, не контактирующих с водой. Значительную область применения нашли гипсовые материалы в медицине для изготовления гипсовых повязок, ортопедических корсетов, в зубоврачебном деле.

2.1.3 Магнезиальные вяжущие вещества

К данным вяжущим относят каустический магнезит и каустический доломит.

Каустический магнезит – продукт обжига магнезита (MgCO3). В последствии его измельчают в тонкий порошок.

Каустический доломит – получают аналогичным образом из доломита (СаСО3 ∙ MgCO3).

Оба этих вяжущих вещества затворяются раствором хлорида магния определенной концентрации. Так же можно использовать раствор сульфата магния или растворы некоторых других солей.

Магнезит (горький шпат) в природе встречается в кристаллическом и аморфном виде. Первый имеет четкое кристаллическое строение и напоминает крупнозернистый мрамор. Второй имеет вид фарфоровой массы.

Природный магнезит всегда содержит различные примеси (глину, карбонат кальция). В зависимости от примесей магнезит бывает белого, желтого, серого и других цветов.

Природный доломит обычно содержит избыток карбоната кальция. Так же в доломите встречаются глинистые примеси. Цвет доломита в зависимости от примесей белый, желтый или буроватый. Соляная кислота действует на доломит только при нагревании или измельчении в порошок.

Производство магнезиальных вяжущих материалов заключается в добыче сырья, его дроблении, обжиге и помоле. При обжиге магнезит превращается в оксид магния по следующей реакции:

MgCO3 = MgO + CO2.

При условии полного выделения СО2 качество каустического магнезита тем выше, чем ниже температура обжига (не более 1300 0С). Каустический доломит обжигается при температуре 650 – 750 0С (полуобжиг). При этом происходит разложение MgCO3 до оксида магния и углекислого газа. Карбонат кальция остается, в основном, неразложенным. Таким образом, продукт обжига отличается от каустического магнезита тем, что наряду с оксидом магния содержит известняк и небольшое количество извести (СаО).

Если погасить каустический магнезит водой, то затвердевший продукт будет обладать сравнительно невысокой прочностью. В тоже время при затворении раствором хлорида магния или растворами других выше перечисленных веществ получится вяжущее вещество высокой прочности. Начало схватывания должно наступать не ранее, чем через 20 минут, а конец – не позднее шести часов от начала затворения.

Процесс твердения каустического магнезита заключается в гидратации оксида магния (вода из раствора MgCl2):

MgО + Н2О = Mg(ОН)2.

Образующаяся на поверхности каждого зерна каустического магнезита пленка гидроксида магния препятствует проникновению воды во внутренние слои зерна и тем самым замедляет процесс твердения. Хлорид магния повышает растворимость Mg(ОН)2, что способствует разрушению образовавшейся пленки и ускорению процесса твердения.

В настоящее время установлено, что при твердении каустического магнезита образуется в основном два соединения: гидроксид магния Mg(ОН)2 и оксихлориды магния 2(3)MgО ∙ MgCl2 ∙ 6Н2О. Последние образуются за счет взаимодействия оксида магния и хлорида магния.

Магнезиальные вяжущие обладают относительно небольшой прочностью по отношению к воде.

Образующиеся продукты гидратации выделяются в виде студня, который с течением времени уплотняется. Это происходит за счет высыхания воды и ее расхода на гидратацию внутренних непрореагировавших слоев каустического магнезита.

Гидратация, содержащегося в каустическом доломите, оксида магния и образование Mg(ОН)2 протекает так же, как и в каустическом магнезите. Карбонат кальция, хоть и разбавляет вяжущее, но придает раствору большую плотность, способствуя карбонизации извести. Известь в небольшом количестве образуется при обжиге. Возможны процессы взаимодействия между MgО и СаСО3 с образованием комплексных соединений.

Магнезиальные вяжущие относят к воздушным вяжущим, слабо сопротивляющимся действию воды. Вода вымывает из них растворимые соли (например, MgCl2).

Магнезиальные вяжущие строительные вещества обширно применяются для изготовления искусственного мрамора, штукатурок, термоизоляционных материалов, лестничных ступеней. Так же их используют при производстве подоконников и других строительных деталей. Важно отметить, что магнезиальные вяжущие вещества применяют преимущественно вместе с органическими заполнителями. Например, из спрессованной и затвердевшей древесной шерсти, связанной магнезиальным цементом, получают фибролит. Затвердевшую смесь мелких органических заполнителей (опилки хвойных пород) и магнезиального вяжущего называют ксилолит. Ксилолитовые изделия иначе называют магнолитовыми.

4. Гипсовые вяжущие вещества. Технические требования (дисперсность, водопотребность, сроки схватывания, марки по прочности).

Гипсовые ВВ – порошкообразный материал, состоящий из полуводного гипса СаSO40,5Н2O или ангидрита СаSO4, и, получаемый тепловой обработкой сырья с последующим помолом.

Дисперсность – тонкость помола – характеризуется массой гипсового вяжущего, оставшегося при просеивании на сите с ячейками 0,2мм (проба ≥50гр). Грубый помол (30%), средний помол (15%), тонкий помол (2%).

Водопотребность – определяется количеством Н2O (в % массы вяжущего), которое необходимо для получения гипсового тесто стандартной консистенции (диаметр расплыва 180±5мм).

Сроки схватывания: быстро твердеющий (А) – 2-15мин, нормально твердеющий (Б) – 6-30мин, медленно твердеющий (В) – 30-…мин.

Прочность: испытание образца 40х 40х60мм через час после изготовления зависимости от предела прочности при сжатие и изгибе определяют марки Г-2,Г-3,Г-4,Г-5,Г-6,Г-7,Г-10,Г-13,Г-16…

5. Портландцемент. Сырьё, понятие о производстве, химический и минеральный состав клинкера.

Портландцемент – это ГВВ, получаемое тонким помолом портландцементного клинкера с гипсом, а иногда и со специальными добавками.

Клинкер – зернистый материал, получаемый обжигом до спекания тонкодисперсной сырьевой смеси при t=1450, состоящей из CaCO3 , глиносодержащих пород и продуктов, содержащих ≥70-80% высокоосновных силикатов Са.

Химический состав: CaO=63-66%, SiO2=21-24%, Al2O3=4-8%, Fe2O3=2-4%

Минеральный состав:

1) Алит (3CaOSiO2) трехкальциевый силикат 45-60%.

2) Белит (2CaOSiO2) двухкальциевый силикат 15-30%.

3) Алюминатная фаза (3CaOAl2O3) трехкальциевый алюминат 4-12%.

4) Алюмоферритная фаза(4CaOAl2O3Fe2O3) представляет собой твердый раствор алюмоферритов Са различного состава..

5) Клинкерное стекло состоит из CaO, MgO, Al2O3, Fe2O3, Na2О, К2О 5-15%

Сырьем при производстве клинкера является карбонатные горные породы с высоким содержанием СаСО3, глинистые породы, содержащие SiO2, Al2O3, Fe2O3 (известняки, мел, мергель, глины, глинистые сланцы, лессы), а также побочные продукты и отходы промышленности (доменные шлаки, топливные шлаки, зола ТЭС).

Производство портландцемента:

1) изготовление клинкера (добыча и подготовка смеси, обжиг сырьевой смеси во вращающейся печи)

2) получение портландцемента помолом клинкера совместно с гипсом и другими добавками.

Обжиг сырьевой смеси производится во вращающихся печах

1. Зона испарения (сушки) – высушивание сырьевой меси

2. зона подогрева – сгорание органических примесей, удаление кристаллохимической воды с образованием безводного каолинита Al2O3 2SiO2

3. Зона декарбонизации – окончательная диссоциация CaCO3 и MgCO3, в результате которой появляется значительное количество свободного СаО

4. Зона экзотермических реакций – образуются 3CaOAl2O3, 4CaOAl2O3Fe2O3 и белит 2CaOSiO2

5. Зона спекания – частичное плавление материала и образование главного минерала алита

6. Зона охлаждения – полностью формируется структура и состав клинкера.

6. Состав и свойства портландцемента.

Портландцемент – это ГВВ, получаемое тонким помолом портландцементного клинкера с гипсом, а иногда и со специальными добавками.

Клинкер – зернистый материал, получаемый обжигом до спекания тонкодисперсной сырьевой смеси при t=1450, состоящей из CaCO3 , глиносодержащих пород и продуктов, содержащих ≥70-80% высокоосновных силикатов Са.

Химический состав: CaO=63-66%, SiO2=21-24%, Al2O3=4-8%, Fe2O3=2-4%

Минеральный состав:

1) Алит (3CaOSiO2) трехкальциевый силикат 45-60%.

2) Белит (2CaOSiO2) двухкальциевый силикат 15-30%.

3) Алюминатная фаза (3CaOAl2O3) трехкальциевый алюминат 4-12%.

4) Алюмоферритная фаза(4CaOAl2O3Fe2O3) представляет собой твердый раствор алюмоферритов Са различного состава..

5) Клинкерное стекло состоит из CaO, MgO, Al2O3, Fe2O3, Na2О, К2О 5-15%

Сырьем при производстве клинкера является карбонатные горные породы с высоким содержанием СаСО3, глинистые породы, содержащие SiO2, Al2O3, Fe2O3 (известняки, мел, мергель, глины, глинистые сланцы, лессы), а также побочные продукты и отходы промышленности (доменные шлаки, топливные шлаки, зола ТЭС).

Свойства:

1. Тонкость помола оценивается путем просеивания предварительно высушенной пробы цемента через сито с сеткой.

2. Водопотребность определяется количеством воды (%массы цемента), которое необходимо для получения цементного теста нормальной густоты, когда пестик прибора Вика, погружённый в кольцо, заполненное тестом, не доходит на 5-7мм до пластинки, на которой установлено кольцо.

3. Сроки схватывания и равномерность изменения объема цемента определяется в тесте нормальной густоты при помощи прибора Вика (45мин-10ч).

4. Активность и марку портландцемента определяют испытанием образцов 4х4х16, изготовленных из цементно-песчаной растворной смеси.

Активностью портландцемента называют его предел прочности при осевом сжатии половинок балочек, испытанных в возрасте 28 суток. Марки 400, 500, 550, 600.

5. Термохимические свойства портландцемента зависят от минерального состава клинкера и тонкости помола.

Глава 10 органические вяжущие материалы

10.1. Общие сведения об органических вяжущих материалах и классификация

Вяжущие вещества — вещества, способные затвердевать в результате физико-химических процессов. Переходя из тестообразного в камневидное состояние, вяжущее вещество скрепляет между собой камни либо зёрна заполнителя. Это свойство вяжущих используется для изготовления строительных растворов — кладочных, штукатурных и специальных, а также бетонов, силикатного кирпича, асбоцементных и других необожжённых искусственных материалов.

Вяжущие вещества по составу делятся на органические и неорганические (минеральные). К органическим относятся битумы, дёгти, животный клей, полимеры. Они переходят в рабочее состояние нагреванием, расплавлением или растворением в органических жидкостях. К неорганическим относятся известь, цемент, строительный гипс, магнезиальный цемент, жидкое стекло и др. Они обычно затворяются водой, реже водными растворами солей. В свою очередь делятся на воздушные, гидравлические, кислостойкие вяжущие вещества и вяжущие автоклавного твердения.

Органические вяжущие вещества представляют собой природные или искусственные твердые, вязкопластичные или жидкие (при комнатной температуре) продукты, которые способны изменять свои физико-механические свойства в зависимости от температуры.

По своему химическому составу это либо сложные смеси высокомолекулярных углеводородов и их неметаллических производных серы, азота, кислорода (битумы и дегти), либо карбоцепные и гетероцепные соединения, состоящие в основном из атомов углерода в сочетании с атомами водорода, азота, серы, кислорода и кремния (полимеры).

Органические вяжущие вещества разделяют на три основные группы: битумы природные и нефтяные; дегти каменноугольные, сланцевые, торфяные и древесные; полимеры полимеризационные и поликонденсационные.

В классификации строительных конгломератов органические вяжущие вещества располагаются в группе безобжиговых материалов и характеризуются следующими общими признаками:

1. Для получения матрицы (в конгломерате) требуется, чтобы вяжущие вещества обладали заданной консистенцией, обеспечивающей образование тонкой пленки на поверхности заполнителя или наполнителя, что достигают разными способами — нагреванием, растворением, эмульгированием и т. п.

2. Химический состав их представлен органическими соединениями, и все они относятся к продуктам химической переработки природного или синтетического сырья, в основном нефти, каменного угля, горючих сланцев, торфа, древесины, природных газов, нефтегаза, мономеров и т. п.

3. В той или иной мере они являются гидрофобными и придают водоотталкивающие свойства материалам.

4. Они имеют хорошую адгезию к заполнителям (наполнителям) и обладают способностью сцеплять их в монолит, образуя макро- и микроконгломераты, относящиеся, как и вяжущие, к группе безобжиговых материалов.

5. Хорошо растворяются в органических растворителях — бензоле, бензине, керосине, толуоле и других, за некоторым исключением, когда только набухают.

6. Большинство органических вяжущих веществ имеет склонность к изменению своих первоначальных свойств под воздействием кислорода воздуха, ультрафиолетовых лучей, повышения температуры, солнечной радиации и некоторых других факторов.

К тому же, практически все они способны гореть, некоторые из них токсичны.

При отверждении в присутствии минеральных заполнителей (наполнителей) органические вяжущие вещества образуют асфальтовые или полимерные конгломераты и подобно другим имеют заполняющую часть, вяжущее вещество, контактную зону и поры. При этом вяжущая часть в них рассматривается как своеобразный микроконгломерат, активно участвующий в формировании макроструктуры.

В состав органических вяжущих входят битумы и дегти, которые по цвету называются также «черными вяжущими».

Битумы в природе встречаются в свободном состоянии в виде густых жидкостей (нефтяные битумы) или твердого вещества, связанного с песчаниками, доломитами, известняками, которые они пропитывают (битумные песчаники, битумные известняки, битумные доломиты). Из горных пород чистый природный битум извлекается или используется в размолотом виде как асфальтовый холодный порошок.

Нефтяные битумы получаются в результате обработки нефтепродуктов, при перегонке мазута, при крекинг-процессе нефти, мазута, гудрона.

Нефтяные битумы по способу производства разделяются на остаточные, окисленные и крекинговые.

Остаточные битумы представляют черные твердые вещества и получаются в атмосферно-вакуумных трубчатых печах непрерывного действия из нефти после отгона из нее бензина, керосина и части масел.

Окисленные битумы получаются после продувки воздухом нефтяных остатков, которые под действием кислорода окисляются и уплотняются.

Крекинговые битумы представляют остатки, полученные при крекинге нефти и нефтяных масел.

Фото 10.1. Нефтяной битум

Транспортируется битум в специальных цистернах, обогреваемых паром, а твердый битум — в вагонах навалом или в бумажной таре.

Нефтяные битумы различаются по маркам; в основу деления битума на марки принята глубина проникания (пенетрация) в битум иглы прибора — пенетрометра под давлением груза в 100 г за 5 секунд при температуре 25°С. Всего принято шесть марок от 0 до 5. Игла должна погрузиться в битум БН-0 не менее чем на 200 мм, а в битум БН-5 от 5 до 20 мм.

Природный битум встречается сравнительно редко. Из битумных пород он извлекается водной вываркой в котлах или растворением в органических растворителях.

Битумные породы в шаровых мельницах размалываются также в асфальтовый порошок, который применяется для получения асфальтовой мастики. Природные битумы по качеству лучше нефтяных, но они значительно дороже их, поэтому и реже применяются.

Дегти — жидкие продукты разложения (сухой перегонки) топлива (каменного или бурого угля, древесины, торфа и т. п.) при высокой температуре без доступа воздуха. При разгонке дегтей получаются дегтевые масла (отгоны) и твердый остаток — пек.

Дегти и пеки получаются в процессе газификации и коксования каменного угля.

Фото 10.2. Деготь

Сырой деготь для получения строительных материалов не применяется, так как он не стоек. Из сырого дегтя отгоняются вода и масла, после чего получается твердое вещество черного цвета, называемое пеком.

Производное каменноугольного дегтя — антраценовое масло представляет собой жидкую зеленовато-желтую массу с характерным острым запахом. Применяется в строительном деле в качестве масляных антисептиков.

Каменноугольный деготь, антраценовое масло и пек применяются для получения дегтебетонов, кровельных материалов (толь и толь-кожа) и дегтевых мастик.

Каменноугольный пек выпускается трех марок. В зависимости от соотношения пека, дегтя и антраценового масла в смеси можно получать составы различной вязкости и различной температуры размягчения.

About Author


alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *