Комплекс самостійного опрацювання з дисципліни «Будівельні матеріали»

Повітряне вапно поділяють на:

а) негашене грудкове (вапно-кипілка) – продукт випалювання карбонатних порід;

б) негашене мелене – продукт помелу грудкового вапна;

в) гідратне (гашене) вапно – тонкий пухкий порошок, який утворюється при змішуванні грудкового вапна з водою.

Мелене негашене вапно транспортують у герметично закритих металевих контейнерах або мішках. Зберігати мелене вапно можна не більш як 15 діб на сухих складах.

Гашене вапно утворюється за реакцією

CaO + H2O = Ca (OH) 2 + 63, 7 кДж.

Теоретично для гашення вапна потрібно 32, 13% води від маси CaO. Залежно від того, скільки води витрачається для гашення, отримують три різних продукти.

Якщо кількість води становить близько 70% від маси вапна, отримують вапно-пушонку або гідратне вапно, яке збільшується в об’ємі в 2…3, 5 раза порівняно з грудковим вапном, і має насипну густину 400…450 кг/м3.

Якщо кількість води при гашенні досягає 200…250% від маси вапна, то утворюється пластичне вапняне тісто, що містить 50% води. При витраті ще більшої кількості води утворюється вапняне молоко.

При змішуванні з водою твердіння гашеного вапна пов’язане з двома процесами: кристалізацією гідроксиду кальцію Ca (OH) 2 при висиханні вапняних розчинів та наступною його карбонізацією:

CaO + H2O = Ca (OH) 2,

Ca (OH) 2 + СО2 + nH2O = СаСО3 + (n + 1) · H2O.

Утворений карбонат кальцію СаСО3 зростається з кристалами Ca (OH) 2 й зміцнює вапняний розчин та підвищує його водостійкість. Щоб прискорити твердіння, до вапна додають цемент і гіпс, піддають вироби штучній карбонізації.

Технічні характеристики будівельного вапна оцінюються визначенням активності, тонкості помелу, швидкості гашення, водопотреби, строків тужавлення, міцності при стиску.

Істинна щільність негашеного вапна – 3, 1…3, 3 г/см3, а гашеного у кристалічному стані Ca (OH) 2 – 2, 23 г/см3. Насипна щільність грудкового вапна – 1600…2600 кг/м3, а меленого негашеного вапна – 900…1100 кг/м3, гідратного (гашеного) вапна – 400…500 кг/м3, а вапняного тіста – 1300…1400 кг/м3.

За вимогами стандарту сорт будівельного повітряного вапна визначається залежно від його активності, що оцінюється за вмістом активних оксидів (СаО+MgO), який становить не менше 70…90%.

Повітряне вапно характеризується пластичністю, пов’язаною з його високою водоутримувальною здатністю, внаслідок чого вапняні розчини мають високу легкоукладальність, рівномірно розподіляються тонким шаром на поверхні цегли або бетону, добре зчіплюються з ними.

Строки тужавлення. Будівельні розчини на основі гашеного вапна тужавіють дуже повільно (протягом 5…7 діб), причому цей процес прискорюється при сушінні.

Будівельні розчини й бетони на основі меленого негашеного вапна швидко тужавіють і тверднуть (через 15…60 хв після замішування), причому водовапняне відношення звичайно становить 0, 9…1, 5. Розчини й бетони, здатні до самонагрівання під час гідратації, доцільно використовувати при проведенні робіт у зимовий період (штукатурення, мурування, бетонування тощо).

Міцність будівельних розчинів і бетонів на основі повітряного будівельного вапна залежить від умов його твердіння. Будівельні розчини на основі гашеного вапна повільно тверднуть при звичайних температурах (10…20 оС) і через місяць набувають невеликої міцності (0, 5…1, 5 МПа). Твердіння розчинів на основі негашеного вапна в повітряних умовах через 28 діб сприяє отриманню каменю міцністю 2…3 МПа. Автоклав не твердіння щільних вапняно-піщаних бетонів дозволяє отримати камінь міцністю 30…40 МПа і вище.

Повітряне вапно використовують для приготування мурувальних розчинів, а також для виготовлення штучних бетонних виробів, силікатної цегли та інших вапняно-піщаних виробів автоклавного твердіння, фарбових сумішей.

 

Магнезіальні в’яжучі речовини – каустичний магнезит і каустичний доломіт – це дисперсні порошки, головною складовою частиною яких є оксид магнію. Особливістю цих в’яжучих є те, що вони замішуються не водою, а водними розчинами солей. Магнезіальні цементи, відомі як цементи Сореля, не потребують вологих умов твердіння, забезпечують високу вогнестійкість, низьку теплопровідність, підвищені зносостійкість іміцність утвореного штучного каменю.

Як сировину для магнезіальних в’яжучих найчастіше використовують магнезит MgCO3 (іноді доломіт MgCO3· СаCO3).

Магнезит випалюють при температурі 750…850 оС до повного розкладання MgCO3 на оксиди:

MgCO3 = MgО + СО2.

При підвищенні температури випалювання спостерігається зростання кристалів та їхня рекристалізація, що обумовлює зменшення активності MgО та швидкості його гідратації.

Розкладання доломітів в інтервалі температур 700…900 оС проходить у два етапи:

MgCO3· СаCO3 = СаCO3 + MgО + СО2.

СаCO3 = СаО + СО2.

Магнезіальні в’яжучі речовини змішують водним розчином хлориду магнію MgCl2·6H2O або інших магнезіальних солей. Це сприяє прискоренню твердіння та підвищенню міцності в’яжучих, оскільки поряд із гідратацією оксиду магнію та утворенням бруситу Mg (ОН) 2, відбувається процес синтезу гідро хлориду магнію MgCl2·3 Mg (ОН) 2·7Н2О, який кристалізується у вигляді волокон і підвищує міцність матеріалу на згині.

Магнезіальні в’яжучі речовини характеризуються високою міцністю при стиску, що досягає 60…100 МПа, високою адгезією до заповнювачів.

Магнезіальний цемент найчастіше використовують разом з органічними заповнювачами. Такі вироби відрізняються підвищеною ударною в’язкістю, добре обробляються, є жаростійкими, мають звукоізоляційні властивості. Типовими прикладами таких матеріалів