Классификация гидравлических вяжущих веществ

Гидравлические вяжущие представляют собой тонкомолотые порошки, состоящие из силикатов, алюминатов и ферритов кальция, гидратирующихся в водной среде с образованием прочного водостойкого искусственного камня.

Химический состав соединений, входящих в состав гидравлических вяжущих, представляют в виде окислов.

Например:

- силикат кальция СаО*SiO – сокращенно CS;

- трехкальциевый алюминат 3СаО*Al₂O₃ – сокращенно С₃А;

- гидросиликат кальцияO 2CaO*SiO₂*2H₂O – сокращенно C₂SH₂.

Способность гидравлических вяжущих превращаться под действием воды в прочный камень характеризуется активностью или прочностью (МПа) в 28 суток твердения в естественных условиях (температура 18 – 20 ⁰С, влажностью 95 – 98%) раствора состава Ц:П = 1:3 с песком одного размера.

По этому показателю вяжущему при условии, что оно удовлетворяет комплексу других, предусмотренных стандартом требований (тонкости помола, срокам схватывания, равномерности изменения объема), присваивают марку 200, 300, 400 и т.д.

К гидравлическим вяжущим относятся гидравлическая известь, которая занимает промежуточное положение между воздушными и гидравлическими вяжущими, романцемент, разновидности портландцемента и специальные виды цементов.

2.2 Гидравлическая известь и «романцемент»

Гидравлической известью называют тонкомолотый продукт обжига при температуре 900-1100 °С мергелистых известняков, содержащих до 20% глинистых примесей.

При этой температуре известняк (СаС0₃) и глина (основные минералы: nА1₂0₃ * pSi0₂ * mH₂0, nFe₂0₃ * kSiO₂, * pH₂0) разлагаются с образованием свободных оксидов СаО, Si0₂, А1₂0₃, Fe₂0₃, которые при такой высокой температуре, обладая химической активностью, вступают в реакции между собой с образованием ряда минералов: силикатов, алюминатов и ферритов кальция — обеспечивающих в дальнейшем гидравлическое твердение этого вяжущего, а продукты гидратации — прочность и водостойкость изделий.

Так как глинистый компонент составляет в сырье только 20% , то часть СаО остается в несвязанном, свободном состоянии. Наличие в гидравлической извести СаО обуславливает необходимость обеспечения вначале воздушно-сухих условий твердения (около 7 суток) для гидратации оксида кальция в гидрооксид, а затем влажных — для гидратации силикатов, алюминатов и ферритов кальция (оставшиеся 21 сутки).

Чем больше оксида кальция, тем продолжительнее должно быть начальное твердение в воздушной среде.

Активность извести характеризует также гидравлический или основной модуль (ОМ), равный отношению процентного содержания по массе оксида кальция к сумме процентного содержания оксидов, входящих в состав минералов:

Для гидравлической извести численное значение основного модуля колеблется в пределах 1,7 — 9.

Различают сильногидравлическую и слабогидравлическую известь. У первой гидравлический модуль равен 1,7 — 4,5; у второй — 4,5 - 9.

При гидравлическом модуле больше 9 получают воздушную известь, а если он меньше 1,7 — романцемент.

Гидравлическая известь — медленно схватывающееся вяжущее.

В зависимости от содержания в ней свободного оксида кальция сроки схватывания колеблются в пределах: начало — 0,5 — 2 часов и конец — 8 — 16 часов.

Равномерность изменения объема при твердении зависит от наличия зерен свободного оксида кальция. Активность сильногидравлической извести составляет 5 МПа, слабогидравлической — не менее 1,7 МПа (рис. 4).

Гидравлическую известь используют для изготовления штукатурных и кладочных растворов, пригодных к эксплуатации как в сухих, так и во влажных условиях, для получения низ­комарочных легких и тяжелых бетонов.

С целью повышения гидравлических свойств и исключения из состава свободного оксида кальция при производстве романцемента в качестве сырья используют мергели с содержанием глинистых примесей не менее 25%.

В этом случае образующийся при 1 000-1 100 °С в результате разложения известняка свободный оксид кальция полностью связывается в минералы, обеспечивающие только гидравлическое твердение полученного минерального вяжущего.

При помоле спекшегося продукта для обеспечения заданных сроков схватывания (начало — не ранее 20 минут, конец — не позднее 24 часов) вводят добавку двуводного гипса в количестве 3 — 5%.

Гидравлический модуль романцемента равен 1,1 — 1,7, это обеспечивает ему через 28 суток твердения во влажных условиях, прочность от 2,5 до 15 МПа.

Строительные растворы и бетоны на романцементе отличаются от полученных на гидравлической извести более высокой стойкостью при эксплуатации во влажных условиях и при попеременном увлажнении и высушивании.

Применяют романцемент для изготовления бетонов низких марок и растворов, используемых при возведении наземных и подземных частей зданий, а также в производстве стеновых камней и мелких блоков, особенно методом пропаривания.