Строительные материалы

1.

СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
[email protected]
Автор: Урханова Л.А.

2.

ТЕМА 3. НЕОРГАНИЧЕСКИЕ ВЯЖУЩИЕ
ВЕЩЕСТВА
План
1. Классификация вяжущих веществ
2. Воздушные вяжущие вещества. Гипсовые
вяжущие вещества: сырьевые материалы,
технология производства, основные свойства,
применение.
3. Воздушная
строительная
известь:
классификация, свойства, применение.

3.

КЛАССИФИКАЦИЯ МИНЕРАЛЬНЫХ ВЯЖУЩИХ
ВЕЩЕСТВ
Вяжущие вещества
Вяжущие
воздушного
твердения
Вяжущие
гидравлического
твердения
Вяжущие
автоклавного
твердения
Р=0,8-1,3 МПа
T=175-200°С

4.

ВОЗДУШНЫЕ ВЯЖУЩИЕ ВЕЩЕСТВА
вяжущие вещества
воздушного
твердения
Гипсовые вяжущие
вещества
Воздушная
строительная
известь
Силикатные
вяжущие
вещества
Магнезиальные
вяжущие вещества

5.

СЫРЬЕВЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Природный гипсовый камень: горная порода осадочного
происхождения, сложенная в основном из крупных или мелких
кристаллов двуводного сернокислого кальция CaSO4∙2H2O –
минерала гипса и примесей.
- в зависимости от содержания минерала гипса 4 сорта:
1-й сорт - CaSO4∙2H2O не менее 95%;
2-ой сорт- CaSO4∙2H2O не менее 90%;
3-й сорт - CaSO4∙2H2O не менее 80%;
4-й сорт - CaSO4∙2H2O не менее 70 %.
- плотность – 2,2 – 2,4 г/см3;
- влажность – 3-5%;
- Насыпная плотность гипсового щебня – 1200-1400 кг/м3.

6.

СЫРЬЕВЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Природный ангидрит состоит из одноименного минерала ангидрита CaSO4. 5-10% CaSO4·2H2O .
- плотность – 2,9 -3,1 г/см3;
- твердость – 3,5 – 4.
● Глиногипс. 30-60% CaSO4·2H2O
● Гипсосодержащие отходы:
1. Отходы химической промышленности: - Фосфогипс – 80-98%
CaSO4·2H2O , влажность до 50 %, примеси SiO2, Al2O3, P2O5
– 1,5-2%.
Ca5(PO4)3X + 5H2SO4 + 10H2O → 3H3PO4 + 5(CaSO4 · 2H2O) +
HX
где X может включать OH, F, Cl или Br
- борогипс;
- Фторангидрит – 80-90% CaSO4, влажность 15-20%.
2. Отходы керамической и фарфоро-фаянсовой
промышленности;
3. Отходы машиностроительной промышленности и др.

7.

РЫНОК СТРОИТЕЛЬНОГО ГИПСА

8.

9.

Различие между α- CaSO4·0,5H2O и
β - CaSO4·0,5H2O
Различие
α- CaSO4·0,5H2O
(высокопрочный
гипс, медицинский
гипс)
β - CaSO4·0,5H2O
(строительный гипс,
формовочный гипс)
условия получения
в среде насыщенного
пара ( Р=0,13 МПа,
t=130°С) или варка в
растворе солей
обжиг в атмосферных
условиях
t=140-180°С
габитус кристаллов
крупные кристаллы с
четким рельефом
(иглы или призмы) и
плотным строением
мелкие плохо
выраженные кристаллы
с рыхлой губчатой
структурой
НГ,%
40 - 45
60 - 80
прочность при сжатии,
4-35
0,8-7

10.

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СХЕМЫ ПРОИЗВОДСТВА
СТРОИТЕЛЬНОГО ГИПСА
Предварительная сушка и помол сырья с
последующей дегидратацией гипса
(обжиг гипса в гипсоварочных котлах);
Обжиг гипса в виде кусков различных
фракций в шахтных, вращающихся,
камерных и других печах (полугидрат
измельчают после обжига).
Совмещение операций сушки, помола и
обжига двуводного гипса.

11.

Технологическая схема производства гипсовых вяжущих веществ
с применением гипсоварочных котлов
1, 5, 21, 23, 25 — бункера, 2, 6, 24, 26 — питатели, 3 — щековая дробилка, 4, 13, 18, 27, 28 —
транспортирующие машины, 7 — шахтная мельница, 8, 9 — циклоны, 10, 12 — вентиляторы,
11, 15 — рукавные фильтры, 14, 17 — калориферы, 16 — камера пылеосаждения,
19 — паропровод, 20 — гипсоварочный котел, 22 — топка, 29 — силосы, 30 — газопровод

12.

ТЕПЛОВЫЕ АГРЕГАТЫ
Гипсоварочный котел СМА-158:
1 — нижняя лопасть, 2 — верхняя лопасть, 3 — патрубок, 4 — шнек, 5 — вал мешалки, 6 — кожух,
7 — шибер, 8 — люк, 9 — цилиндр, 10 — металлоконструкция, 11, 13 — горизонтальные валы,
12 — коническая зубчатая передача, 14 — цепная передача, 15 — кулачковая муфта, 16 — редуктор,
17 — электродвигатель, 18 — крышка, 19 — обмуровка, 20 — жаровые трубы, 21 — днище

13.

ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА ГВ
ГОСТ
125-18
«ВЯЖУЩИЕ
ГИПСОВЫЕ.
ТЕХНИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ».
ГОСТ 23789—2018 «Вяжущие гипсовые. Методы испытания»
1. Плотность -2,6-2,75 г/см3, насыпная плотность – 800-1100 кг/м3.
2. Водопотребность,% - количество воды для получения гипсового теста
стандартной консистенции. Стандартная консистенция (нормальная
густота) характеризуется диаметром расплыва гипсового теста,
вытекающего из цилиндра при его поднятии. Диаметр расплыва
должен быть равен (180 ± 5) мм.
CaSO4∙0,5H2O + 1,5H2O = CaSO4∙2H2O
Н2О теорет =18,6%
- строительный гипс – 50-70%;
высокопрочный гипс – 30-40%;
медицинский гипс – 35-45%;
формовочный гипс – 35-45%.
Пористость – 40--60% и более.
Прибор Суттарда

14.

ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА ГВ
Вид вяжущего
Обозначение
Сроки схватывания, мин
начало, не ранее
конец, не
позднее
быстротвердеющее
А
2
15
нормальнотвердеющее
Б
6
30
медленнотвердеющее
В
20
не нормир.
4. Тонкость помола
Вид вяжущего
обозначение
Максимальный
остаток на сите
№02,%
Грубого помола
I
23
Среднего помола
II
14
Тонкого помола
III
2

15.

5. Прочность
Марка вяжущего
Предел прочности, МПа, не менее, образцов 4х4х16 см,
через 2 часа хранения в помещении для испытаний
при температуре (23 ± 2) °С и относительной
влажности воздуха (50 ± 5) %
при сжатии
при изгибе
Г2
2
1,2
Г3
3
1,8
Г4
4
2
Г5
5
2,5
Г6
6
3,0
Г7
7
3,5
Г10
10
4,5
Г13
13
5,5
Г16
16
6,0
Г19
19
6,5
Г22
22
7,0

16.

ПРИМЕНЕНИЕ ГИПСОВЫХ ВВ
1. Плиты и панели для перегородок.
2. Блоки и панели ограждающих конструкций.
3. Листы для обшивки стен, перегородок и перекрытий.
4. Санитарно-технические кабины изготавливают в виде объемных элементов
в формах или комплектуют из отдельных гипсобетонных панелей. Вяжущее –
ГЦПВ.
5. Сухие гипсовые смеси для устройства самонивелирующихся стяжек
оснований полов с использованием высокопрочного гипса или ангидритового
вяжущего с добавкой цемента, шлака и др.
Формовочный
гипс
–
изготовление
форм,
моделей
и
капов
в
фарфорофаянсовой, керамической промышленности Г-5-Г-7.
Медицинский гипс – стоматология, хирургия.
Ангидритовый цемент – устройство бесшовных полов и подготовки под полы,
производство
штукатурных и кладочных растворов различных марок, легких
и тяжелых бетонов, искусственного мрамора.
Эстрихгипс - устройство бесшовных полов и подготовки под полы, производство
штукатурных и кладочных растворов различных марок, искусственного мрамора.
Высокопрочный гипс – производство гипсовый изделий высоких марок,
моделей, форм и капов в авиационной промышленности и машиностроении.

17.

классификация известковых вяжущих
веществ
Известковые
вяжущие
негашеная
известь
известь- кипелка
- комовая известь
твердость – 2-3,
пористость – 35%,
ρн=0,8-1 т/м3;
- молотая известь.
гашеная известь
известковокремнеземистые
вяжущие
- известь-пушонка гидратная известь , W не ›4%,
содержание CaO+MgO не < 67%,
ρн=0,4-0,65 т/м3;
- известковое тесто, W=45-50%,
ρо=1300-1450 кг/м3;
- известковое молоко.
Р=0,8-1,3 МПа
t=175-200˚С.

18.

сырьевые материалы для производства извести
-
-
-
плотные известняки – плотность -2,2-2,6 г/см3;
прочность -8-200 МПа, влажность – 2-6%;
мрамор - плотность -2,65-2,9 г/см3, прочность -50200 МПа, влажность – 2-6%;
мел - плотность -1,5-2,0 г/см3, влажность – 1530%. Размер частиц мела менее 0,01 мм;
известковый туф. Средняя плотность туфа 1,4 1,8 г/см3 и прочность 50 – 800 кг/см2;
известняк-ракушечник состоит из расколотых
или целых раковин, слабо цементированных
мелкозернистым кальцитом ;
доломитизированный известняк.

19.

теоретические основы производства извести
СaCO3 → CaO + CO2 – 178 кДж
Оптимальная температура обжига - 900˚С.
недожог извести
- наличие в извести
неразложившихся
зерен
CaCO3
(неправильная
эксплуатация печи, неправильный подбор размеров
кусков);
пережог извести - крупные, плотные кристаллы СаО
– замедленное гашение извести, появление трещин в
силикатных материалах и изделиях.

20.

Примерная схема совмещенного производства крупнокусковой, мелкокусковой
извести, известкой муки (топливо – газ)
1 – склад сырья; 2 – технологический водопровод; 3 – топливный газопровод; 4- грохот с отверстиями 120-180 мм; 5 – машина для
промывки известняка; 6- грохот с отверстиями 80 мм; 7 – грохот с отверстиями 20 мм; 8 - склад мелкокусковой извести из вращающейся
печи; 9 –склад крупнокусковой извести из шахтной печи; 10- склад известняковой муки; 11- щековая дробилка с шириной разгрузочной
щели 120-180мм; 12 – конусная дробилка с шириной разгрузочной щели 40мм; 13- шахтная печь; 14 – циклонные пылеосадители; 15электрофильтры; 16-вращающаяся печь с запечным теплообменником; 17 – холодильник извести;18-топка мельницы известняковой
муки; 19-сепараторная мельницы известняковой муки; 20-проходной сепаратор мельницы; 21- газы в пылеосадители и атмосферу.

21.

Расположение зон в шахтной печи, работающей на твердом короткопламенном топливе, распределение
по ним температуры материала и газов, состав газообразных продуктов
1, 2, 3 — кривые температуры
поверхности кусков сырья,
центра кусков (пунктирная), газов;
4, 5, 6, 7 — кривые содержания в
газах СО, 02, С02 в
результате горения топлива,
суммарного С02
Зона подогрева печи расположена
в верхней части шахты и занимает 45—55%
ее полезной высоты. Температура газов в конце
зоны (при выходе из зоны обжига) - 950-1000˚С,
вначале -150-200˚С.
MgС03 →MgО + СО2 ↑
Зона охлаждения располагается в нижней части печи
и занимает около 25% ее полезной высоты.
В зоне охлаждения куски извести отдают тепло
движущемуся навстречу холодному воздуху.
Зона обжига расположена
в средней части шахты печи и занимает
20—30% ее полезной высоты. Температура
поверхности кусков известняка (кривая 1)
повышается от 900—950° С
в начале зоны обжига до 1100—1150° С в конце,
что необходимо для полного разложения
кусков СаС03.

22.

СВОЙСТВА ВОЗДУШНОЙ ИЗВЕСТИ
ГОСТ 9179-77 (1989) «Известь строительная. Технические условия».
ГОСТ 22688-77 «Известь строительная. Методы испытаний».
1.Активность извести (%) - суммарное содержания активных окисей
кальция и магния в кальциевой извести.
А = (2,804∙VHCl)/mизвести.
В зависимости от активности извести существует три сорта:
I сорт, активность – не менее 90%;
II сорт, активность – не менее 80%;
III сорт, активность – не менее 70%.
2. Скорость гашения извести – время от начало взаимодействия извести с
водой до момента падения максимальной температуры гашения.
Известь быстрогасящаяся, скорость гашения – до 8 мин.
Известь среднегасящаяся, скорость гашения – 8 – 25 минут.
Известь медленногасящаяся, скорость гашения – более 25 минут.

23.

СВОЙСТВА ИЗВЕСТИ
компонент
Негашеная, % по массе
кальциевая, сорта
Гашеная, %
по массе,
сорта
магнезиальная и
доломитовая, сорта
перво
го
второ треть
го
его
перво
го
второг третье
о
го
перво
го
второг
о
Активные CaO+ MgO, не
менее:
без добавок
с добавками
90
65
80
55
70
-
85
60
75
50
65
-
67
50
60
40
Активный MgO, не более
5
5
5
20
(40)
20
(40)
20 (40)
-
-
CO2, не более:
без добавок
с добавками
3
4
5
6
7
-
5
6
8
9
11
-
3
2
5
4
7
11
14
10
15
20
-
-
Непогасившиеся зерна, не
более

24.

ОТРАСЛЬ
Область применения
Применение, % от общего выпуска
РФ
ЕС
США
Строительство,
ПСМ
Кладочные растворы, отделочные
работы, стабилизация грунта,
Производство силикатного кирпича,
стеновых силикатобетонных изделий
25
23
4
Металлургия
Выплавка стали, агломерация железных
руд и флюсование руд цветных металлов
48
40
53
Химия
Производство соды, карбида и др.
12
10
14
Пищевая
промышленность
Производство сахара
10
5
3,5
Целлюлознобумажная
Регенерация каустизированного шлама
0,5
2,0
5,5
Энергетика,
сантехника,
сельское и
коммунальное
Химводоочистка, дезинфекция,
обработка почвы, сточных вод и др.
4,5
20
20