Влияние добавок на схватывание
В зависимости от скорости схватывания и твердения различают быстротвердеющие и медленнотвердеющие гипсовые ВВ.
| Класс добавок и их характеристика | Добавки |
| 1кл. Сильные и слабые электролиты и неэлектролиты, изменяющие растворимость гипсовых вяжущих, взаимодействующие с ними с образованием труднорастворимых плёнок | NaCl, KCl, KBr, KNO3, NaNO3, Na2SO4, K2SO4 Аммиак, этиловый спирт, NaF |
| II кл. Вещества, являющиеся центрами кристаллизации гипсового вяжущего | CaS04•2Н2О (молотый природный или «вторичный» двугидрат), CaHPO3•2Н2О |
| III кл. Поверхностно-активные добавки, адсорбирующиеся на гипсовых вяжущих и уменьшающие скорость образования зародышей кристаллизации. | Известково-клеевой замедлитель (кератиновый), (ССБ),поликозоль и др. |
| IV кл. Вещества, реагирующие с гипсовым вяжущим с образованием труднорастворимых фазовых пленок. | Фосфаты и бораты щелочных металлов, бура и борная кислота и др. |
| V кл. Комплексные двух- и многоком-понентные добавки, содержащие вещества, принадлежащие к различным классам. | CaS04•2Н2О +NaCl +ССБ |
Сроки схват. и твердения этих вяжущих зависят от свойств сырья, модификационного состава гипсового вяжущего, тонкости помола, состава, длительности и условий хранения, а также температуры и количества воды затворения. Холодная вода (температура менее 18–20 °С) замедляет схватывание гипсовых вяжущих, а горячая (температура в пределах 30–50 °С) - ускоряет. С увеличением водо-вяжущего отношения сроки схватывания удлиняются. Омагниченная вода изменяет сроки схватывания вяжущих.
При использовании формовочного гипса (например, в керамической промышленности) в качестве замедлителей схватывания применяют лимонную кислоту и ее соли. Эффективным замедлителем эстрих-гипса является вискомин. Ускорить процесс схватывания эстрих-гипса можно за счет более тонкого помола или добавкой квасцов и некоторых других солей.
Замедлители: (ЛСТ), (СДБ) и упаренная последрожжевая барда (УПБ) ,этилендиамин,Более эффективное воздействие оказывают суперпластификаторов в виде смол.Для регулирования процесса твердения во времени используют также различные полимеры, иногда совместно с ПАВ и стабилизаторами Необх.также отметить, что замедлители вызывают усадку затвердевших гипсовых вяжущих, а ускорители, наоборот
55.ТВЕРДЕНИЕ ИЗВЕСТК. И МАГНЕЗИАЛЬН. ВВ.
Негашеная комовая известь – своб. СаО и MgO с примесями Она представляет собой смесь кусков различной величины с мелкими частицами. Негашёная молотая известь – порошковидный продукт тонкого измельч. комовой извести. Гидратная известь –порошок, кот. получ. при гидратации негаш. извести. Известковое тесто содержит 50-55% гидроксидов кальция и магния и 45-50% механически и адсорбционно связанной воды. Карбонатная известь – по-рошк смесь негашёной извести и известково-магнезиальной с сод. своб-х СаО и MgO не менее 30%.
три типа твердения: карбонатное, гидратное и гидросиликатное.
Гидратным- процесс постепенного превращения в твердое камневидное тело известковых растворных и бетонных смесей на молотой негашеной извести:
СаО+Н2О ⇔ Са(ОН)2+65,3 кДж
Эффект твердения обусл-ся взаимным сцеплением и срастанием образующихся субмикроскопических частичек гидрата окиси кальция.
В местах контактов частичек гидроксида кальция, кристаллическая решетка будет неизбежно искажена и поэтому термодин. неустойчива. Это обусловливает повышенную растворимость этих участков в воде по сравнению с правильно сформированными крупными кристалликами Са(ОН)2. Вследствие этого по окончании гидратации, если в порах затвердевшего раствора или бетона есть влага, возможно развитие процессов перекристаллизации, выражающихся в растворении Са(ОН)2 в местах контактов и росте правильно сформированных более крупных кристаллов. Это приводит к необратимому снижению прочности системы.
По скорости гашения известь подразделяют на быстрогасящуюся (до 20 мин) и медленногасящуюся (свыше 20 мин).
Гидратацию извести можно ускорить введением некоторых хлоридов (0,2-1% СаС12, NaClи др.) или замедлить с помощью сульфатов (CaS О4, Na 2 S О4и др.), ПАВ (ССБ, мылонафт и др.). Карбонатным твердением называют процесс постепенного затвердевания растворных или бетонных смесей, изготовленных на гашеной извести, при воздействии на них углекислоты. Твердение при этом обусловлено одновременным протеканием двух процессов:
1) кристаллизации гидроксида кальция из насыщенного водного раствора;
2) образования карбоната кальция по реакции:
Са(ОН)2 + СО2 + пН2О = СаСО3 + (п + 1) Н2О,
Кристаллики образующегося карбоната срастаются друг с другом и частичками Са(ОН)2 и песка, обусловливая твердение.
Следует отметить, что в начальный период твердения растворов и бетонов на гашеной извести преимущественно влияют на рост прочности процессы высыхания и перекристаллизации частичек Са(ОН)2.
Гидросиликатным твердением называют процесс превращения известково-кремнеземистых смесей в твердое камневидное тело, обусловленный образованием гидросиликатов кальция, в частности, при ТВО в автоклавах насыщенным паром под давлением в 9 - 16 ат, что соответствует температурам 174,5 - 200°С.
Ca ( OH )2+ Si О2 + nH 2 О = CaO•SiО2•(n+l)H2О
Основные положения теории автоклавной обработки трех стадий процесса запаривания.
Первая включает период с момента впуска пара в автоклав до достижения заданной температуры обрабатываемых изделий.
Вторая характеризуется постоянством температуры и заданного давления пара в автоклаве. Третья начинается с момента прекращения доступа пара в автоклав и включает время остывания изделий в нем до момента их извлечения.
Пар, впускаемый в автоклав с отформованными изделиями, охлаждается и конденсируется от соприкосновения с ними и холодными стенками котла. До создания в автоклаве давления пара конденсат образуется преимущественно на гранях изделий, но при постепенном подъеме давления пар начинает проникать в мельчайшие поры материала и здесь превращаться в воду. Таким образом, к воде, введенной при изготовлении изделия, присоединяется еще вода от конденсации пара. Вода в порах растворяет присутствующий здесь гидроксид кальция и другие растворимые вещества, входящие в состав изделия. Поэтому при обработке изделий паром низкого или высокого давления образование цементирующих веществ протекает в присутствии воды в жидком состоянии и, вследствие этого, логичнее говорить о водотепловой обработке материалов, чем о «запаривании».
Роль пара при запаривании сводится только к сохранению жидкой воды в материале в условиях повышенных и высоких температур. В отсутствии пара вода испарялась бы, материал высыхал и полностью прекращались реакции, связанные с образованием цементирующих веществ.
На первой стадии тепловлажностной обработки обычно наблюдается разница в температурах пара и запариваемого изделия, обусловливающая в последнем значительные напряжения как термические, так и вызываемые расширяющимися воздухом и водой в порах изделия.
Обычно 174,5—200°С (9 - 16 ат), наступает вторая стадия запаривания. Сначала при наличии насыщенного раствора гидроксида кальция в известково-песчаных смесях, подвергаемых термообработке при 174,5 - 200° С, образуется двухосновный гидросиликат кальция, обозначаемый общей формулой C2SH(A), C2SH2 и CSH(B). Первый имеет при одинаковой кристаллической структуре переменный состав, колеблющийся в пределах (1,8…2,4) Ca О• SiO 2 •( l ,0…1,25)Н2О. В дальнейшем с увеличением температуры и длительности тепло-влажностной обработки, сопровождающимся снижением концентрации гидрата окиси кальция в растворе и увеличением растворимости кремнезема, возникают условия для образования менее основныхгидросиликатов кальция. Преимущественно возникают гидросиликаты группы CSH(B) химического состава, также меняющегося в пределах (0,8…1,5) CaO • Si О2•(0,5…2)Н2О. Они кристаллизуются в виде тончайших слоистых пластинок, которые при повышенном значении отношения CaO / Si О2 свертываются в удлиненные трубки, имеющие вид волокон или игл длиной до 0,5-1 мк.
Длительная термообработка способствует образованию хорошо выраженных кристаллов тоберморита, имеющего состав 5 CaO -6 Si О2-5 H 2 О (C5S6H5).
Эффективность влияния всех способов и особенно введения добавок на скорость твердения и свойства изделий зависит от свойств сырьевых компонентов и режимов водотепловой обработки, поэтому выбирать и применять их следует с учетом конкретных условий.
Известково-песчаные изделия, полученные обработкой паром в автоклавах, при длительном нахождении в воздушной среде подвергаются воздействию углекислоты воздуха. При этом вначале карбонизируется несвязанный гидроксид кальция (если он остается после автоклавной обработки), а затем и та окись кальция, которая входит в состав гидросиликатов. Одновременно происходит разложение гидросиликатов с выделением кремнезема. Прочность изделий при этом либо не меняется, либо даже повышается.
Твердение магнезиальных вяжущих
процесс гидратации порошка MgO в воде происходит чрезвычайно медленно вследствие того, что образ-ся пленка Mg(OH)2 препятствует диффузии воды вглубь зерен MgO. Процесс резко ускоряется, если в воде растворена соль-электролит, например, MgCl2. При этом гидратация основной фазы MgO сопровождается фазовыми изменениями в системе MgO-MgCl2-H2O с образованием гидроксихлоридов магния.
MgO + H2O → Mg(OH)2
Гидроксид и оксихлорид магния образуются преимущественно в виде коллоидных частиц на стадии гидролиза соли MgCl2 путем непрерывного связывания воды затворителя в оксигруппы гидроксида магния и в оксигруппыоксихлорида магния до момента затвердевания системы.
В процессе кристаллизации оксихлорида магния в качестве первоначального продукта образуется неустойчивое (метастабильное) соединение 5MgO∙MgCl2∙13H2O, постепенно переходящее в результате перекристаллизации в стабильный продукт 3MgO∙MgCl2∙11H2O. Скорость перехода тем больше, чем выше концентрация раствора MgCl2 и чем больше отношение ж : т.