Главная  Материалы 

 

Воздушные вяжущие вещества и их производство

 

Снабжение бани водой решают, исходя из местных условий Издавна для этой цели в моечном отделении устанавливали бочку с холодной водой, а горячую воду подогревали на каменке. При расчете количества воды, необходимого для помывки, исходили из условий, что на одного моющегося требуется не менее 7-8 литров горячей воды. Расход холодной воды гораздо выше, чем горячей и регулировался наличием емкости нужного размера. Такое ограничение воды несколько снижает удовольствие от банных процедур и в настоящее время применяется все реже и реже. Лучшим вариантом считается централизованное водоснабжение бани от сетей водопровода и горячего водоснабжения. В качестве источника горячей воды может служить централизованная сеть, газовая нагревательная колонка или специальный электрический нагреватель, выпуск которых освоили многие фирмы. Электрические нагреватели разделяют на емкостные и проточные. Более удобны для бани считаются проточные нагреватели, которые практически мгновенно нагревают воду до требуемой температуры. Но для этого требуются большие электрические мощности, обеспечить которые может только трехфазная система электроснабжения дома. Если такой системы нет, то дешевле установить емкостной нагреватель. Такой нагреватель долго греет воду (3-4 часа), но зато затем поддерживает ее температуру на постоянном уровне. Конечно, устанавливать такой подогреватель только для бани вряд ли целесообразно. Лучше всего устанавливать электрический подогреватель для горячего водоснабжения всего дома, а в баню вывести только трубопровод. Но если в перерывах между банными днями баня не отапливается, то трубопроводы горячего и холодного водоснабжения нужно утеплить или предусмотреть слив из них воды. Если этого не делать, го в сильные морозы вода в трубопроводах может замерзнуть и система водоснабжения выйдет из строя.

 

Для отдельностоящих бань, куда подводка воды затруднительна, предусматривают нагреватели для воды, работающие от печи - каменки. На конструкциях таких нагревателей мы остановимся, когда будем рассматривать нагревательные системы бани.

 

Подготовка сырья заключается в его тонком измельчении либо в грубом дроблении до размеров щебня или более крупных кусков (до 70—300 мм), что зависит от типа аппарата для последующей тепловой обработки. Основной операцией является обжиг сырья с целью частичной или полной его дегидратации. Он может быть низко- и высокотемпературным.

 

При низкотемпературной тепловой обработке сырья в герметически закрытых аппаратах (пропарниках, автоклавах и др.), в которых температура поддерживается на уровне 95—100°С, а давление пара — повышенное, равное 0,15—0,3 МПа (в автоклавах до 0,6 МПа), продукт после частичной дегидратации также становится полугидратом CaS04 • 0,5ШО, но другой, а-модификации (хорошо просушенного и охлажденного полугидрата). При измельчении в тончайший порошок образуется вяжущее вещество, называемое высокопрочным гипсом. Тот же эффект получается при тепловой обработке (кипячении) сырья в водных растворах некоторых солей, например хлористых кальции и магнии.

 

Гипсовые вяжущие материалы — воздушные вещества, получаемые из гипсового камня или ангидрита. По своим технико-экономическим показателям они относятся к эффективным строительным материалам, что обусловлено огромными запасами природного сырья, относительно низким расходом топлива при их получении, короткими сроками схватывания и твердения. Весь технологический цикл изготовления изделий на основе гипсовых вяжущих веществ можнр осуществлять в заводских условиях.

 

Качественные характеристики получаемых двух видов гипса не одинаковы по ряду показателей. Строительный гипс — порошок белого цвета плотностью 2,2—2,5 г/см Его средняя плотность в рыхлом состоянии 800—1100 и в уплотненном — 1250—1450 кг/м Он обладает высокой водопотребностью: для получения теста нормальной густоты необходимо 50—70% воды по массе, а удобоукладывае-мое тесто в производственных условиях требует до 60—80% воды от массы вяжущего вещества. По срокам схватывания гипс различают: быстросхватывающийся (начало через 2 мин, конец — не позднее 15 мин), нормально-схватывающийся (начало через 6 мин, конец — не позднее 30 мин), медленносхватывающийся (начало — не ранее 20 мин, окончание схватывания не нормировано). По пределу прочности при сжатии через 1,5 ч после изготовления образцов имеется 12 марок — от Г-1 до Г-25 (цифры обозначают минимально допустимый предел, МПа). Эта разновидность гипса имеет низкую водостойкость, при увлажнении он склонен к ползучести. При более тонком помоле продукта обжига из р-полугидрата сульфата кальция получают гипс формовочный, при использовании сырья повышенной чистоты — медицинский гипс.

 

При низкотемпературной тепловой обработке сырья в аппаратах, сообщающихся с атмосферой (например, в открытых варочных котлах, сушильных барабанах, шахтных печах и др.), в которых температура поддерживается на уровне ПО—180°С, продукт обжига становится полуводным гипсом CaS04 • 0,5ШО. Эта разновидность продукта обжига называется гипсом р-модификации и при измельчении его в тончайший порошок образуется вяжущее вещество, называемое строительным гипсом ( 9. .

 

Строительный и формовочный гипс с успехом используют при производстве перегородочных панелей, сухой штукатурки, гипсо-литных деталей, вентиляционных коробов, огнезащитных и звукопоглощающих изделий и др.

 

Различие между обеими модификациями низкотемпературного гипса состоит преимущественно в размере и характере кристаллов: кристаллы а-модификации — крупные в виде длинных прозрачных игл или призматические, которые формировались в условиях капельножидкой водной среды, кристаллы р-модификации — мелкие с нечетко выраженными гранями. Если первые кристаллы полностью обезвоживаются только при температурах 200—210°С, то вторые достигают этого уже при температурах 170—180°С. В обоих случаях обезвоживания не наблюдается видимых изменений в кристаллических структурах. Обезвоженные полугидраты имеют ту же кристаллическую решетку, что и полугидрат. Для производства высокопрочного гипса требуется сырье (камень) первого сорта.

 

Гипс высокообжиговый (экстрих-гипс) получают при обжиге гипсового сырья до температур 800—950°С, когда продукт обжига вновь приобретает свойства схватываться и твердеть без каких-либо добавочных веществ. Эта «добавка» возникает в обжигаемом сырье вследствие термической диссоциации сернокислого кальция (2CaS04 - 2СаО + 2S02 + Ог) в виде свободного оксида кальция. Отдельные специалисты полагают, что вместо свободного оксида кальция имеется mCaSCU • яСаО. Тонко измельченный порошок и является высокообжиговым гипсом (эстрих-гипсом). Начало схватывания теста из эстрих-гипса наступает не ранее 2 ч, но его можно ускорить добавками, например NHSO4; предел прочности при сжатии составляет 10—20 МПа, а водостойкость несколько выше, чем у низкотемпературных гипсовых вяжущих и ангидритового цемента. Его применяют для изготовления декоративных и отделочных материалов, например, искусственного мрамора, штукатурных растворов, устройства бесшовных полов и подготовки оснований под линолеум и др.

 

Высокопрочный гипс имеет плотность 2,72—2,75 г/см3, а его средняя плотность — в тех же пределах, что и гипса строительного. Водопотребность для нормальной густоты теста — около 40—45%, т. е. более низкая, что вызвано его пониженной удельной поверхностью и повышенной крупностью кристаллов. Он обладает повышенной прочностью при сжатии (свыше 25—30 МПа), но не водостоек и имеет тенденцию к ползучести во влажном состоянии (1—3% влаги). Прочность при растяжении в 6—-8 раз меньше, чем при сжатии образцов в сухом состоянии. В последние годы в нашей стране были проведены исследования (СВ. Мамбетшаев, А.А. Моров) по расширению сырьевой базы за счет снижения содержания требований к содержанию двугидрата кальция (вплоть до 3-го сорта) за счет улучшенной технологии со снижением до минимума остаточного и вторичного двугидрата и переводом их в р-модификацию гипса. Получается улучшенный высокопрочный гипс для изготовления гипсобетона, раствора, арболита и других изделий.

 

Воздушная строительная известь — вяжущее, получаемое равномерным и умеренным (до спекания) обжигом горных пород, содержащих большее или меньшее количество углекислого кальция.

 

При температурах 450—750°С растворимый ангидрит переходит в нерастворимый, вследствие чего тесто из порошкообразного ангидрита и воды практически не твердеет. На его базе основано производство ангидритового цемента — продукта обжига природного двуводного гипса при температуре 600—700°С с последующим тонким помолом с добавлением минеральных веществ. К таким добавкам относятся смесь сульфата и бисульфата натрия с медным купоросом, известь (2—5%), основной доменный шлак (10—15%) и др. В присутствии указанных добавок ангидрит взаимодействует с водой и приобретает способность схватываться, и твердеть. Предел прочности при сжатии у ангидритового цемента составляет Ю—20 МПа, начало схватывания наступает не ранее 30 мин, конец — не позднее 24 ч.

 

Сырье обжигают в печах различных конструкций: шахтных, вращающихся, циклонно-вихревых (во взвешенном состоянии), а также на движущихся агломерационных решетках. Распространен обжиг в шахтных печах, которые работают либо по пересыпному способу, либо с выносимыми топками ( 9. . Они надежны в эксплуатации, позволяют использовать местные виды топлива и при меньшем его расходе на единицу готовой продукции. Загружаемый в шахтную печь известняк имеет обычно размеры 80—200 мм, а при обжиге во вращающейся печи используют дробленый известняк размером 5—20 и 20—40 мм. В процессе обжига сырья протекает декарбонизация. При выходе из печи размеры обожженной (комовой) извести сохраняются в основном прежними до погрузки в печь, но за счет потери СОг становятся высокопористыми и легкими. При дальнейшем измельчении комовой извести ее предварительно дробят до размера 15—20 мм. Далее — помол в шаровых одно- и многокамерных мельницах по замкнутому циклу с рассевом продукта в сепараторе. Получаемый продукт носит название молотой негашеной извести того же состава (оксида кальция).

 

В целях улучшения качества эстрих-гипса некоторыми исследователями (А.В. Волженсжим и др.) рекомендуется применять сырье с содержанием до 5—7% доломитов и известняков и до 7—10% глинистых примесей. Тогда возникает некоторое количество силикатов, алюминатов и ферритов кальция, повышающих водостойкость готового продукта обжига. Но ее можно повысить и введением гидрофобных добавок или минеральных — шлака, извести, портландцемента и др.

 

Гашение комовой извести с превращением ее в тончайший порошок — уникальный технологический прием химического диспергирования. Оно производится в специальных гидраторах периодического или непрерывного действия. В условиях стройплощадки гашение небольшого объема извести производят в творильных ящиках с сеткой для сцеживания разжиженного известкового теста (известкового молока) в гасильную яму, где оно выдерживается не менее двух недель. Опасно применять тесто, в котором имеется непогасившаяся известь.

 

Среди таких пород — известняки, мел, доломитизированные известняки, имеющие весьма ограниченное содержание (до 6% по массе) глинистых примесей. Имеются в породах и другие примеси—углекислый магний, кварц, оксид железа. Для получения воздушной извести требуется поддерживать температуру обжига на уровне 900—1200°С, что зависит в основном от состава сырья. Обжиг проводится до полного удаления углекислого газа в соответствии с уравнением термической диссоциации: СаСОз + 178 кДж = СаО + СОг. Образуется белое огнестойкое вещество, техническое название которого — негашеная известь.

 

Таким образом различают следующие виды воздушной извести: известь негашеная комовая, известь негашеная молотая, известь гашеная (пушонка), известковое тесто. Основным компонентом воздушной извести служит оксид кальция, которому практически всегда сопутствует оксид магния. По содержанию оксида магния (MgO) известь разделяют на маломагнезиальную (меньше 5%), магнезиальную (5—20%) и доломитовую (20—40%). Присутствие оксида магния, который находится обычно как бы в пережженном состоянии, замедляет скорость гашения извести. Различают известь быстрогасящуюся — при скорости ее гашения меньше 8 мин, сред-негасящуюся, если скорость не превышает 25 мин, и медленногася-щуюся — если скорость гашения составляет не менее 25 мин. За скорость гашения принимается время, прошедшее от момента приливания воды к извести до начала снижения максимальной температуры, что определяется в лаборатории завода.

 

Молотая негашеная известь получила применение в качестве вяжущего вещества в результате исследований И.В. Смирнова в конце XIX — начале XX вв. Однако работать с ней сложнее, чем с гашеной известью, но по качеству она выше, являясь более активной в формировании структур ИСК.

 

Известь всех видов находит широкое применение в качестве вяжущего и водоудерживающего компонента в строительных растворах для кладки, штукатурки, а также в производстве строительных материалов как составная часть смешанных вяжущих веществ и изделий, например для изготовления силикатных материалов автоклавного твердения. Основное количество извести, как и гипсовых вяжущих веществ, используют в производстве штучных и крупногабаритных изделий, в керамической промышленности, стеклоделии, металлургической промышленности и других отраслях.

 

Реакция гашения протекает с выделением большого количества теплоты: СаО + НгО - Са(ОН)г + q, где q — количество теплотщ, равное 1160 кДж (277 ккал) на 1 кг оксида кальция. Эта теплота вызывает вскипание воды, что послужило основанием именовать негашеную известь кипелкой. Погасившаяся известь превращается в тонкий рыхлый порошок со значительным увеличением в объеме (в 2,5—3 раза) — пушонку. При избытке воды (например, больше чем в среднем 1,5 л на 1 кг кипелки) известь переходит в известковое тесто; рабочее состояние — при 50% воды.

 

При условии полного выделения углекислого газа качество каустического магнезита тем выше, чем ниже температура обжига.

 

В соответствии с ГОСТ 9179-77 строительная воздушная известь подразделяется на три сорта для негашеной извести, на два сорта для гашеной извести. Содержание активных СаО + MgO (в пересчете на сухое вещество) для негашеной извести без добавок должно быть соответственно для 1, 2 и 3-го сортов 90, 80 и 70%; для негашеной извести с добавками для 1-го и 2-го сортов — 65 и 55%. Строго нормируется допустимое содержание непогасивших-ся частиц (в %). Прочность извести стандартом не нормируется, так как она невелика; у пушонки через 28 суток 0,5—1,0 МПа, у молотой извести 1,0—6,0 МПа. Средняя плотность пушонки равна 400-450 кг/м3.

 

В каустическом магнезите содержится оксида магния до 85% по массе и более, тогда как допустимое содержание оксида кальция лимитируется 2—5%. Он представляет собой тонкий порошок белого или желтоватого цвета. Начало схватывания должно наступать не ранее 20 мин, а конец схватывания — не позднее 6 ч от момента за-творения теста. Его истинная плотность 3,15—3,40 г/см3, что значительно выше, чем у извести и гипсов, а также выше, чем у портландцемента. По пределу прочности при растяжении образцов из теста нормальной густоты каустический магнезит должен иметь не менее 1,5 МПа.-Предел прочности при сжатии образцов-кубиков из каустического магнезита состава 3:1 (3 части магнезита, 1 часть (по массе) сосновых опилок) изменяется от 30 до 50 МПа и выше.

 

Магнезиальные вяжущие вещества — продукты умеренного обжига природных карбонатных пород: магнезита и доломита с получением после тонкого помола соответственно каустического магнезита при температурах 750—850°С и каустического доломита при температурах 650—750°С. При обжиге природный магнезит разлагается и превращается в оксид магния по реакции: MgCOs - MgO + С02.

 

Оба вида магнезиальных вяжущих веществ затворяют в тесто не чистой водой, как другие неорганические вяжущие материалы, а водным раствором некоторых солей — хлористого магния, сернокислого магния, сернокислого железа, количество которых соответствует определенной плотности раствора. Получаемое после затворения вяжущее именуется цементом Сореля.

 

Оксид магния может получаться также обжигом металлургического магнезита при температурах 1100—1300 °С, но вяжущими свойствами такой «намертво обожженный» магнезит почти не обладает и используется в качестве сырья для производства магнезитовых огнеупоров.

 

Растворимое стекло и кислотоупорный цемент. Растворимое (жидкое) стекло представляет собой щелочной натриевый или калиевый силикат переменного химического состава, выражаемого общей формулой R2O • «Si02, где R может быть Na или К. Величина п — силикатный модуль, имеющий значение от 2,56 до 3,00, в зависимости от чего меняются основные свойства растворимого стекла. Жидкое стекло склеивает и твердеет на воздухе вследствие высыхания, а также выделения аморфного или гелеобразного кремнезема под влиянием воды и углекислоты воздуха. Для ускорения твердения и повышения водостойкости вводят различные катализаторы, главным образом кремнефтористый натрий Na2SiF Они ускоряют выделение геля кремневой кислоты.

 

Вторая разновидность магнезиального вяжущего вещества — каустический доломит — получается в соответствии с термохимической реакцией разложения: СаСОз * MgCQj.-» СаСОз + MgO + CO Видно, что при обжиге природный доломит разлагается с образованием в основном оксида магния, а большая часть карбоната кальция остается не разложившейся, так как температура его диссоциации, что уже отмечалось выше, равна около 900 °С. В получаемом после обжига и помола каустическом доломите карбонат кальция остается в виде неактивного порошкообразного наполнителя, поэтому реакционная активность каустического магнезита выше, чем каустического доломита, и соответственно выше его прочность (прочность каустического доломита 10—30 МПа).

 

Растворимое стекло хранят в закрытой таре, а перевозить его экономичнее в твердом виде (силикат-глыбы) с последующим растворением на стройках в передвижных или стационарных установках.

 

Магнезиальные вяжущие вещества характеризуются повышенной прочностью сцепления с каменными и древесными материалами, особенно прочностью на разрыв, например под действием центробежных сил. Поэтому их применяют в абразивном производстве для изготовления жерноточильных кругов, брусьев и др. Главное их назначение в строительстве — изготовление ксилолита для бесшовных полов или фибролита для производства теплоизоляционных изделий и перегородок. Их используют также для растворов при штукатурных работах, на изготовление подоконных плит, лестничных ступеней, кровельных плит и других строительных деталей.

 

Кислотоупорный цемент представляет собой кварцевый порошкообразный материал. Он изготовляется путем совместного помола или тщательного смешения раздельно измельченных: кварцевого песка и кремнефтористого натрия в соотношении 10:1 (по массе); затворяется на водном растворе жидкого стекла (силиката натрия) и после затвердевания способен в строительных растворах или бетонах противостоять воздействию большинства минеральных и органических кислот. Водный раствор стекла принимается с истинной плотностью 1,345, что соответствует 37° по Боме. Содержание оксида кремния в кислотоупорном цементе превышает 92%. Тонкость его помола нормируется просеиванием на ряде стандартных сит. Обычно нормируются и требования к срокам схватывания цемента: начало для теста нормальной густоты должно наступать не ранее 20 мин, конец — не позднее 8 ч от начала затворения. Прочностная характеристика цемента выражается пределом прочности при растяжении стандартных образцов после твердения их в течение 30 суток. При хранении на воздухе без кипячения или после кипячения в серной кислоте предел прочности должен быть не менее 2 МПа. Керосинопоглощение образцов в 10-дневном возрасте должно быть не более 15%. Прочность кислотоупорного бетона достигает 50—60 МПа, но он теряет прочность в воде, а в едких щелочах разрушается. В бетонах используют кислотоупорные заполнители: кварцевый песок, андезит и др. Такие бетоны применяют на химических заводах для изготовления резервуаров, ванн и других емкостей, а растворы — при футеровке кислотоупорными плитками различных конструкций.

 

Сырьем для изготовления растворимого стекла служат чистый кварцевый песок, сода ИагСОз или сульфат натрия Na2S0 Значительно реже вторым компонентом служит поташ КгСОз. После варки тщательно перемешанной сырьевой смеси в стекловаренных печах при температуре 1300—1400 °С жидкое стекло быстро охлаждается на металлических листах. Образуются полупрозрачные, зеленоватого цвета куски силикат-глыбы. Силикат-глыбу растворяют в автоклавах паром под давлением 0,6—0,8 МПа и температуре 150°С, переводя в состояние коллоидного раствора с истинной плотностью 1,40—1,55 г/см3 (табл. 9. . Перед применением жидкого стекла производится дальнейшее разбавление раствора до необходимой консистенции.

 

Этот вяжущий материал применяют для затворения кислотоупорного цемента при изготовлении соответствующего бетона, предохранения поверхности природных камней от выветривания, изготовления огнезащитных (для древесины) красок, замазок, устройства силикатированного шоссе на основе известнякового щебня, жароупорных бетонов, силикатизации (пропитки) грунтовых оснований и других целей.

 



Песколовки. Санитарно-химические показатели загрязнения сточных вод. "шлягер" каркаса. Систематизация факторов. Системы водоотведения на подтапливаемых территориях. Склады арматурной стали. Скользящая опалубка.

 

Главная  Материалы 



0.0087