Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

«БРАТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Кафедра Строительное материаловедение и технологии

Курсовая работа

Минеральные, химические и поверхностно-активные добавки для строительных материалов



Введение

Производство вяжущих материалов является основой современного строительства. Одним из таких материалов является гипс.

Гипс - это сульфат кальция, который может встречаться в различных видах гидратного положения в связи с кристаллизационной водой, а также и без кристаллизационной воды. Гипсовый камень, который встречается в природе, является дигидратом сульфата кальция (СаSО4 * 2Н2O).Имеющаяся в природе свободная от кристаллизационной воды форма сульфата кальция является ангидритом (СаSО4). Оба минерала в течение геологических процессов образовались по всему миру и в больших количествах, они добываются и находят техническое применение во всем мире. Кроме того, гипс или ангидрит получают в больших количествах как промышленный побочный продукт.

Гипс издавна используется в качестве строительного материала и материала для других нужд. Его использование возможно за счет легкости процесса обезвоживания (дегидратации) дигидрата сульфата кальция, например, гипсового камня. При этом химически связанная с СаSО4вода частично или полностью вытесняется.

В структуре цены отечественных сухих строительных смесей (ССС) модифицирующие импортные добавки составляют около 80%, что делает зависимым производство декоративных смесей от зарубежных поставок. Использование местных минерально-сырьевых ресурсов в качестве сырья для производства добавок для декоративных смесей позволит либо отказаться от применения импортных модифицирующих добавок, либо снизить их расход.



1. Наименование добавок, нормативная документация и общая характеристика

1.1 Специальные добавки

Гипсовые отвердители могут использоваться как в виде обмазки затвердевшего гипсового изделия, так и в качестве добавок при получении гипсового теста. Они позволяют повышать поверхностную твердость (например, при заделке швов) или общую. Последнее имеет значение для изготовления тонко профильных изделий. В качестве обмазки для повышения поверхностной твердости употребляются фторсиликаты, растворы сульфата меди, двухвалентного железа и цинка, растворимое стекло. Добавками, повышающими общую твердость, являются декстрин, гидроксид кальция, концентрированный раствор сульфата магния, калиево-алюминиевые квасцы, бура, разбавленный спирт, активная кремнекислота, меламиновая смола.

В качестве красящих пигментов для гипсовых вяжущих применяются, например, оксид железа черный, красный, желтый и оксид хрома зеленый. При этом возможно повышение прочности при сжатии.

Глиноподобную пластичность гипсовое тесто обретает при добавлении к нему коллоидного водного экстракта тиссового корня, одновременно удлиняются сроки схватывания. Особые свойства гипсового теста обусловливаются при этом образованием пластинчатых кристаллов и значительного количества гипсового геля.

Гипсовые вяжущие вещества - тонкоизмельченные продукты, получаемые путем тепловой обработки природного гипсового камня, природного ангидрита, а также различных отходов химического производства, способные после затворения водой быстро схватываться, твердеть и превращаться в камень на воздухе (4-30 минут). Способность к твердению им придает сернокислый кальций.

Водопотребность гипсовых вяжущих материалов изменяется от 30-40 до 60-70% в зависимости от условий обжига и дисперсности. Большая разница между водопотребностью и количеством воды, необходимым на гидратацию полугидрата (менее 20%), является причиной значительной пористости гипсового камня, доходящей до 50%. Пористость камня ниже, а прочность выше у вяжущего с меньшей водопотребностью.

Водопотребность гипсовых вяжущих зависит от способа их получения, формы и размеров кристаллов и плотности кристаллических сростков, тонкости помола, наличия примесей и введенных добавок, температуры гипса и воды затворения и т.д. Количество воды, необходимой для получения теста нормальной густоты, обычно колеблется в пределах 50-80% для строительного гипса и 35-45% для высокопрочного. Водопотребность может быть снижена за счет добавки сульфитно-спиртовой барды, смеси извести с глюкозой, мелассы, декстрина и ряда других веществ. Для гидратации полуводного гипса и превращения его в двуводный необходимо 18,6% воды от веса полуводного гипса.

Избыточное количество воды остается в порах затвердевшего материала, а затем испаряется. В результате пористость затвердевшего строительного гипса составляет примерно 50-60%. Чем меньше воды было взято для затворения, тем плотнее получается гипсовое изделие и тем больше его прочность [2].

Отличительными особенностями гипсовых вяжущих являются быстрое схватывание, твердение, увеличение объема при твердении на воздухе до 0,3%(это позволяет широко использовать гипс для отливки декоративно-художественных изделий сложной формы, а также применять его без заполнителей, не боясь растрескивания от усадки).

Недостатки гипсовых вяжущих - повышенная гигроскопичность, низкая водостойкость, значительные деформации под нагрузкой (ползучесть) влажного гипсового камня, коррозия стальной арматуры в гипсовых изделиях. Для повышения водостойкости гипсовых вяжущих при изготовлении вводят полимерные и гидрофобизирующие добавки, проводят интенсивное уплотнение смесей с пониженным водосодержанием.

Применение- при производстве гипсокартонных и гипсоволокнистых листов, гипсобетонных перегородочных панелей и блоков, декоративных и звукопоглощающих изделий, для приготовления штукатурных растворов для внутренних частей зданий, работающих при относительной влажности воздуха не более 60%, а также в качестве добавки к другим вяжущим (расширяющийся цемент, гипсоцементно-пуццолановое вяжущее).

Для замедления схватывания гипсовое вяжущее затворяют водой с добавкой животного клея или органических клееподобных веществ, понижающих растворимость полугидрата.

Марочную прочность гипсовых вяжущих определяют после 2-х часов твердения образцов на воздухе. Образцы (балочки размером 4х4х16 см, изготовленные из теста стандартной консистенции) испытывают на изгиб, а их половинки -- на сжатие. Стандартом предусмотрены 12 марок гипсовых вяжущих - от Г-2 до Г-25. Цифры в обозначении марки показывают минимальный предел прочности при сжатии в МПа. Для каждой марки регламентируется минимальная прочность при изгибе в пределах соответственно от 1,2 до 8 МПа. Строительный гипс соответствует гипсовым вяжущим невысоких марок по прочности Г-2...Г-7, а высокопрочный -- высоких марок от Г-10 Г-25. Маркировка гипсового вяжущего содержит информацию о прочности, сроках схватывания и дисперсности.

Сухие строительные смеси (ССС) представляют собой смесь вяжущих, заполнителей и различных добавок. В настоящее время широко применяются ССС на основе гипсового вяжущего. Гипсовые материалы обладают достаточными показателями прочности на сжатие и изгиб, высокими теплои звукоизоляционными свойствами. Изделия из гипсового вяжущего благодаря природному свойству гипса поглощать и отдавать влагу, обеспечивают оптимальный уровень влажности в жилых помещениях.

Рецептурами большинства видов ССС предусматривается применение пластифицирующих, водоудерживающих добавок и редиспергируемых полимерных порошков [2].

Добавки. Для снижения расхода вяжущих и регулирования их свойств применяются минеральные природные и искусственные и органические добавки, которые делятся на добавки активные минеральные, добавки-наполнители, добавки -- ускорители твердения и замедлители схватывания вяжущих, поверхностно-активные добавки.

Активные минеральные добавки представляют собой тонкоизмельченные природные или искусственные минеральные вещества, которые при смешивании или совместном помоле с вяжущими придают им способность к гидравлическому твердению или повышают стойкость вяжущих в агрессивной среде.

Природные активные минеральные добавки получают помолом диатомитов, трепелов, опок, туфа, пемзы, вулканического стекла. К искусственным активным минеральным добавкам относят: доменные гранулированные шлаки, отходы глиноземного производства -- белитовый (нефелиновый) шлам, топливные золы, керамические отходы. Активные минеральные добавки измельчают до такого состояния, когда при просеивании пробы через сито № 008 (диаметр отверстия 0,08 мм) остаток не превышает 15% массы пробы [2].

Гипсовые вяжущие вещества - это воздушные вяжущие вещества состоящие преимущественно из полуводного гипса и получаемые путем тепловой обработки гипсового камня при температуре 150…160 °С.

Изготавливаются гипсовые вяжущие вещества из гипсового камня содержащий в основном двуводный гипс (CaSO4 * 2H2O), ангидрита (CaSO4) и некоторых отходов химической промышленности (содержащие в основном безводный или двуводный сульфат кальция). При этом двуводный гипс (CaSO4 * 2H2O),содержащийся в гипсовом камне, дегидратирует по уравнению



CaSO4·2H2O=CaSO4·0,5H2O+1,5H2O

В этих условиях образуются мелкие кристаллы полуводного сернокислого кальция ?-модификации. Такой гипс обладает повышенной водопотребностью (60…65% воды). Избыточная вода, то есть сверхпотребная на гидратацию гипса (15%), испаряется образуя порыв следствие чего затвердевший гипс имеет высокую пористость (до 40%) и соответственно небольшую прочность.

Гипсовые вяжущие вещества делят в основном на две группы: низко обжиговые и высокообжиговые. Низкообжиговые гипсовые вяжущие вещества получают при нагревании двуводного гипса CaSO4·2H2O до температуры 150…160°С с частичной дегидратацией двуводного гипса и переводом его в полуводный гипс CaSO4·0,5H2O.

Высокообжиговые (ангидритовые) вяжущие получают путем обжига двуводного гипса при высокой температуре (700…1000°С), с полной потерей химически связанной воды и образованием безводного сульфата кальция -ангидрита CaSO4.

Сухие строительные смеси в настоящее время являются перспективными строительными материалами.

На основе таких минеральных вяжущих, как гипс, цемент или известь, строительные растворные смеси более 8000 лет используются в строительстве зданий и сооружений. Они применяются, главным образом, для оштукатуривания стен (штукатурные растворные смеси) и для кладки камня и кирпича (строительный кладочный раствор). Сухие строительные смеси (ССС) - это смеси, состоящие из вяжущих веществ, заполнителей, наполнителей и функциональных добавок, приготовленные в промышленных условиях, при затворении необходимым количеством воды образуют растворные смеси для применения на местах производства строительных работ.

Во всем мире сухие смеси давно пользуются заслуженной популярностью, поскольку считаются высокоэффективными и обладают неоспоримыми преимуществами по сравнению с традиционными смесями песка и цемента.

Минеральные вяжущие вещества подразделяют на гидравлические и вещества воздушного твердения. К гидравлическим относятся различные виды цементов. Цементы - это собирательное название искусственных неорганических вяжущих материалов. При смешивании с водой или другими жидкостями цементы образуют пластичную массу, которая со временем затвердевает и превращается в прочное камневидное тело. Существует несколько разновидностей цемента: безусадочный, быстросхватывающийся, водонепроницаемый расширяющийся, высокоглиноземистый, глиноземистый, гидротехнический, гипсоглиноземистый расширяющийся, гипсошлаковый, зольный, кислотоупорный, кладочный низкомарочный, напрягающий, нефелиновый.

К воздушным вяжущим относят вещества на гипсовой или известковой основе. Гипсовые вяжущие -- это полуводный гипс, гипсоцементно-пуццолановые вяжущие, фосфогипс, фторогипс, цемент ангидритовый, эстрихгипс.

Известковые вяжущие - это вещества, получаемые обжигом известняка с активными добавками в виде шлака, золы или глины и последующим помолом. При совместном помоле извести и нефелинового шлама получают гидравлический нефелиновый вяжущий материал.

Гипс (природный гипсовый камень) - сульфатная горная порода осадочного (химического) происхождения, состоящая из двуводного сульфата кальция, белого или светло-серого цвета. Обладает способностью к дегидратации при температуре 100-105°С с частичной или полной потерей кристаллизационной воды.

Гипсовые вяжущие - воздушные вяжущие вещества, состоящие из полуводного гипса или ангидрита, которые получаются путем тепловой обработки гипсовой породы, с предварительным или послеобжиговым помолом до порошкообразного состояния. Гипсовые вяжущие используют: для изготовления форм и моделей (в керамической, машиностроительной и ювелирной промышленности); для изготовления строительных изделий, декоративных деталей; штукатурных и лепных работ, заделки швов; а также в составе сухих смесей. Сырьем для производства гипсовых вяжущих служат природный гипсовый или ангидритовый камень; гипсосодержащие отходы различных отраслей промышленности. К гипсовым вяжущим относят: полуводный гипс (альфа и бета модификации), ангидрит, эстрих-гипс, вяжущие на основе техногенного сырья (в том числе, фосфогипс) и др.

Гипсовое вяжущее или гипсовый камень применяется, в основном, в строительстве, медицине, прикладном и декоративном искусстве, сельском хозяйстве, цементной и химической промышленности. Гипс и изделия на его основе обладают рядом ценных свойств. Гипс не имеет запаха, не содержит и не выделяет вредных для здоровья субстанций, не является аллергеном. Благодаря макропористой структуре гипсосодержащие изделия способны регулировать влажность воздуха в помещениях: забирать из воздуха избыточную влажность, накапливать ее и отдавать при вентилировании помещения. Гипсовые покрытия содержат до 20% кристаллизационной воды, которую можно рассматривать как «встроенный источник» для замедления горения (или тушения огня) при пожаре. Гипссодержащие материалы, имея невысокую теплопроводность и низкий коэффициент теплоусвоения, являются «теплыми на ощупь», то есть повышают общее ощущение комфорта. Именно эти свойства делают гипсосодержащие материалы привлекательными для строителей, дизайнеров интерьеров и архитекторов.

добавка сырьевой гипсовый вяжущий



2. Происхождения добавок (химические, минеральные, органические)

Для получения сухих гипсовых смесей необходимо использовать добавки, регулирующие пластические свойства, повышающие водоудерживающую способность и замедляющие сроки схватывания, что обеспечивает увеличение жизнеспособности гипсовых растворов. в данной работе исследованы сухие строительные смеси, основу которых составлял гипс марки Г-6.

В составе штукатурных и шпатлевочных смесей, как правило, присутствуют порошкообразные наполнители, которые позволяют уменьшить количество гипсового вяжущего [9].

Тонкодисперсный наполнитель заполняет полости между кристаллами дигидрата сульфата кальция, что способствует увеличению прочности контактов между кристаллами, повышению плотности и, как следствие, повышению прочности и долговечности затвердевших отделочных составов. степень наполнения и удельная поверхность карбонатных наполнителей оказывают влияние и на водопотребность смесей. при введении в состав 5--20% тонкомолотого известняка водопотребность смеси снижается на 10--15%.

Применение гипсовых вяжущих в строительстве имеет тысячелетнюю историю, начавшуюся еще до нашей эры. Такие материалы традиционно использовали в Древнем Египте, Персии, Риме, Греции при возведении зданий и сооружений, многие из которых сохранились до наших дней. Использование составов на основе гипсовых вяжущих обусловлено во многом совокупностью положительных свойств, присущих данной группе вяжущих. В первую очередь, это отсутствие усадочных деформаций, быстрый набор прочности, хорошие тепло- и звукоизолирующие свойства, достаточная огнестойкость. Так как применение ориентировано в основном на производство внутренних работ, то к привлекательным свойствам добавляются также хорошие экологические характеристики и высокая паронепроницаемость.

Однако несмотря на многовековой опыт использования и высокие потребительские свойства современное применение составов на основе наиболее доступного в России гипсового вяжущего бета-полугидрата ограничивается штукатурками и шпаклевками для помещений с нормальным режимом эксплуатации. В основном это связано с тем, что материалы имеют низкую водостойкость. На сегодняшний день анализ, разработка и усовершенствование рецептур является вопросом, интересующим большинство производителей сухих строительных смесей. Наиболее важным фактором в оптимизации составов является уменьшение расхода вяжущего и снижение себестоимости конечной продукции. Очень часто производители пытаются улучшить качество смеси за счет введения либо повышенного количества вяжущего, любо сложного комплекса дорогостоящих химических добавок. Однако каждая добавка имеет свой механизм взаимодействия с вяжущим, и, как правило, проявляет как положительные, так и отрицательные эффекты. При использовании большого количества добавок происходит колоссальное увеличение себестоимости сухой смеси и заметное ухудшение ее рабочих характеристик. Поэтому важным вопросом является разработка составов сухих строительных смесей на основе гипса с максимальным использованием местных сырьевых ресурсов и оптимальным содержанием эффективных продуктов строительной химии различного функционального назначения. В течение многих тысяч лет архитектура и строительство зданий и сооружений были тесно связаны с использованием минеральных строительных растворных смесей. Известковые штукатурные растворы известны более 8000 лет, а гипсовые растворы использовались жителями Вавилона около 6000 лет назад. Строительные растворные смеси на основе пуццоланы (измельчённый вулканический пепел) гидравлического схватывания, по всей видимости, были известны более 3000 лет назад и использовались древними финикийцами, греками и римлянами.

В античные времена и средние века для улучшения технических характеристик производимых строительных растворов использовались добавки и присадки, такие как мыло разных видов, смолы, белки и зола; они перемешивались на строительной площадке с минеральными вяжущими веществами и заполнителями [9]. Классификация добавок по механизму их действия на гипсовые растворы.

Добавки подразделяют на 5 классов:

Изменяющие растворимость гипса и не взаимодействующие с ним;

Вещества являющиеся центрами кристаллизации гипса образующие готовые центры кристаллизации;

Поверхностно-активные добавки, адсорбирующиеся на полуводном и двуводном гипсе и уменьшающие скорость образования зародышей кристаллизации;

Вещества, реагирующие с гипсом с образованием трудно растворимых фазовых пленок;

Комплексные двух- и трехкомпонентные добавки, содержащие вещества, принадлежащие к различным классам.

Классификация добавок по механизму их действия на гипсовые растворы представлена в таблице1.

Таблице 1 - Классификация добавок по механизму их действия на гипсовые растворы

Классы добавок и их характеристика	Примеры добавок	Действие добавок на гипсовые растворы
I класс добавок. Сильные и слабые электролиты и неэлектролиты, изменяющие растворимость гипса и не взаимодействующие с ним с образованием труднорастворимых пленок
а) сильные электролиты, не содержащие одноименных с гипсом ионов	NaCl, KCl, KBr, KNO3, NaNO2 и др.	В зависимости от концентрации могут служить как ускорители, так и замедлители схватывания гипса.
б) сильные электролиты, содержащие одноименные с гипсом ионы	Na2SO4, K2SO4 и др.	Ускорители схватывания несколько снижают прочность затвердевших образцов
в) слабые электролиты и неэлектролиты, уменьшают растворимость гипсовых вяжущих	Аммиак, этиловый спирт и др.	Вызывают некоторое замедление процесса твердения
г) вещества, взаимодействующие с гипсом в растворе с образованием трудно растворимых солей, не образующих пленок на поверхности вяжущего	NaF	Активный ускоритель схватывания гипса
II класс добавок. Вещества являющиеся центрами кристаллизации гипса	СaSO42H2O (молотый природный гипсовый камень или «вторичный» двугидрат полученный измельчением высушенного схватившегося гипса), CaHPO32H2O и др.	Активные ускорители схватывания.
III класс добавок Поверхностно-активные добавки, адсорбирующиеся на полуводном и двуводном гипсе и уменьшающие скорость образования зародышей кристаллизации	Известково-клеевой замедлитель (кератиновый), сульфатно-спиртовая барда (С.С.Б.) «поликазол» и др.	Замедлители схватывания гипса
IV класс добавок Вещества, реагирующие с гипсом с образованием труднорастворимых фазовых пленок	Фосфаты и бораты щелочных металлов, бура, борная кислота и др.	«пассиваторы» схватывания (замедляют процесс), позволяют стабилизировать сроки твердения
V класс добавок Комплексные двух- и трехкомпонентные добавки, содержащие вещества, принадлежащие к различным классам.	CaSO42H2O+NaCl+c.c.б.	Совместное действие добавок 1 и 3 классов создает возможность регулировать сроки схватывания и твердения гипса. Совместное действие добавок 1,2 и 3 классов является результирующим каждой добавки на v твердения.



3. Внешний вид и состав добавок (химический, минеральный, групповой и вещественный)

В качестве вяжущего в гипсовых смесях применяют строительный гипс на основе полугидрата сульфата кальция. Реже используют их в смеси с ангидритом (особенно для штукатурных работ) для обеспечения необходимых сроков схватывания. В составах самонивелирующихся смесей используют высокопрочный (специалисты говорят «высокомарочный») гипс и ангидрит. Применение таких видов гипсовых вяжущих в составах для полов объясняется особыми требованиями к прочности таких растворов[3].

Сухая смесь -- это порошковый продукт на основе связующего вещества: цемента, гипса или полимера, -- и ряда компонентов, содержание которых зависит от вида работ, для которых та или иная смесь будет предназначена.

В состав смесей входят и наполнители, придающие им оптимальный объем (песок или мраморная крошка, молотый известняк, волокна различного происхождения). Изменения свойств смеси в нужную сторону обеспечиваются модифицирующими добавками (пластификаторы, набор полимеров, зола, глина и др.). Среди параметров, задаваемых таким способом: цвет; скорость затвердевания материала, которую для удобства проведения работ можно как уменьшить, так и увеличить; вязкость (достижение оптимальной текучести при заданном количестве воды); морозостойкость (повышается с помощью так называемых воздухововлекающих добавок, увеличивающих пористость материала); прочность на отрыв (адгезия), на сжатие, на излом; влагоудержание (уменьшение влагоотдачи при укладке плитки, что необходимо для равномерного схватывания по всему объему раствора).

Возможности современной химии позволяют замахнуться даже на создание универсальной смеси, которая одновременно была бы и шпатлевкой, и гидроизоляцией, и клеем для плитки, -- вопрос только в стоимости такой «всесильной» смеси.

При производстве строительных работ главное -- правильно выбрать подходящую модифицированную сухую смесь и соблюдать технологию использования этого материала. Об остальном уже позаботились производители, наделив смеси всеми свойствами, необходимыми для создания качественного покрытия. Правда, если с выбором клея для плитки потребитель может и сам справиться, то для подбора высокопрочных штукатурных и декоративных отделочных материалов лучше все же обратиться к специалисту. То же самое можно сказать и быстросхватывающихся смесях. Они требуют профессионального обращения, так как работу нужно успеть закончить за короткое время. В любом случае, только профессиональный подход к делу гарантирует наилучший результат.

Использование сухих строительных смесей снижает количество раствора по сравнению со старой технологией в пять раз, а производительность при этом увеличивается не менее чем в три раза. Еще одним достоинством сухих строительных смесей является их экологичность они не выделяют вредных веществ, поэтому не загрязняют воду и воздух и не оказывают вредного воздействия на человека. К тому же такие смеси могут обладать звуко-тепло- и гидроизоляционными свойствами.

Строительные смеси следует хранить и транспортировать в целой упаковке в сухих условиях, ограждая от попадания влаги, при температуре не менее +5°С и относительной влажности воздуха не более 60%.

Гарантийный срок хранения упакованных смесей составляет 12 месяцев (на цементных вяжущих составах) и 6 месяцев (на гипсовых). Длительное хранение приводит к потере цементом проектной прочности, а у гипса увеличивается время схватывания. Перепады температуры -- к образованию конденсата и частичному схватыванию материала (поэтому смесь из поврежденных мешков следует использовать в первую очередь).

Производители сухих строительных смесей выработали четкие рекомендации по применению этого продукта, которые надо обязательно выполнять. Последовательность работ со смесью обычная: ее засыпают в необходимое количество воды (не наоборот), постоянно перемешивая до получения однородной консистенции, а через 5-7 минут перемешивают второй раз. Особенно строго нужно соблюдать рекомендации по количеству воды, так как ее избыток снижает прочность и увеличивает усадку. При нарушении соотношения «вода/сухая смесь» возможно растрескивание и разрыхление верхнего слоя.

Вода должна быть чистой и холодной, но не ледяной. Горячая вода ухудшает действие водоудерживающей добавки, что чревато обезвоживанием растворной смеси и, как следствие, появлением трещин. Повторное перемешивание обязательно, поскольку оно окончательно растворяет модифицирующие добавки и придает смеси заданные ей свойства.

Следует соблюдать все рекомендации по подготовке поверхности, в том числе и ее грунтованию. Это касается и ремонтных работ: как правило, старые покрытия удаляют, заменяя новым. В отдельных случаях старый слой обеспыливают, грунтуют и на него кладут новый пласт из сухой смеси. Материал, специально предназначенный для подобного ремонта, стоит дороже, так как производитель закладывает в него некоторые избыточные свойства, которые должны быть оплачены потребителем [3].



4. Рекомендуемая дозировка. Особенности приготовления и технология ввода добавок в сырьевые смеси. Технологическая схема и оборудование

Водопотребность гипсовых вяжущих зависит от способа их получения, формы и размеров кристаллов и плотности кристаллических сростков, тонкости помола, наличия примесей и введенных добавок, температуры гипса и воды затворения и т.д. Количество воды, необходимой для получения теста нормальной густоты, обычно колеблется в пределах 50-80% для строительного гипса и 35-45% для высокопрочного. Водопотребность может быть снижена за счет добавки сульфитно-спиртовой барды, смеси извести с глюкозой, мелассы, декстрина и ряда других веществ. Для гидратации полуводного гипса и превращения его в двуводный необходимо 18,6% воды от веса полуводного гипса.

Дробление сырьевых материалов. Цель дробления --уменьшение размера кусков сырья до такой степени, при которой последующий их помол осуществляется с наименьшей затратой энергии. Обычно на дробление поступают куски карбонатного компонента размером 100--1000 мм, а глинистого -- 50 -- 500 мм. После дробления продукт не должен содержать фракций крупнее 25 мм. Однако для обеспечения экономичной работы мельниц рекомендуется загружать их материалом крупностью 8--10 мм. Для каждой мельницы существует оптимальная степень дробления, при которой суммарная стоимость дробления и помола минимальна.

Используемое для дробления оборудование по способу измельчения материалов разделяют: на раздавливающее с периодическим нажатием дробящих поверхностей -- дробилки щековые и конусные; раздавливающее с непрерывным нажатием дробящих поверхностей -- дробилки валковые; ударного действия -- дробилки молотковые и ударные.

Большие объемы перерабатываемого сырья обусловливают необходимость установки мощного дробильного оборудования. Эффективность его работы характеризуется степенью измельчения материалов. Наибольшая степень измельчения в дробилках ударного действия 10 -- 20. Однако существующие конструкции дробилок не обеспечивают необходимой степени измельчения твердого кускового материала при однократном прохождении его через дробилку, поэтому применяют двух- или трехступенчатые схемы дробления. Выбор конкретной схемы дробления и типа дробильного оборудования производят с учетом свойств исходного сырья, добиваясь максимального выхода качественного дробленого материала.

Эффективность дробления повышается при многоступенчатом дроблении с применением классификаторов (виброгрохотов). Они позволяют отделить материал, который может быть направлен сразу на следующую стадию дробления. В результате на второй и третьей стадии дробления используют агрегаты меньшей производительности, что снижает расход энергии и повышает однородность дробленого продукта. Чем меньше размеры зерен материала и больше его однородность, тем лучше показатели работы дробилок. Однако установка виброгрохотов усложняет схему и снижает коэффициент использования оборудования[4].

Как правило, дробление сырья производят в стационарных установках на заводе. Однако в последнее время стали шире применять передвижные дробильные установки. Совершенствование конструкции шасси и ходовой части позволило использовать в передвижных дробильных установках крупное технологическое оборудование с широким диапазоном размеров приемных отверстий дробилок, обеспечивающее переработку пород, добываемых в карьере взрывным способом. Такие агрегаты устанавливают непосредственно в забое карьера, благодаря чему устраняется необходимость в крупных транспортных средствах для перевозки породы. При проведении взрывов агрегат первичного дробления из забоя удаляют. Плотные породы на первичном агрегате перерабатывают в щековых дробилках. Материал подают конвейером, пластинчатым или вибрационным питателем. Длинный пластинчатый питатель является передвижным агрегатом и позволяет проводить загрузку самосвалом или погрузчиком на уровне земли. Короткий пластинчатый питатель устанавливают на агрегате первичного дробления. Для его загрузки используют экскаватор.

Сухие строительные смеси - это композиции, состоящие из вяжущего, наполнителей, заполнителей и добавок (модификаторов, противоморозных, красителей и т.п.) , приготовленных в заводских условиях.

Большое распространение в строительстве получили сухие бетонные и растворные смеси.

По назначению сухие смеси подразделяются на: монтажные для замоноличивания стыков и монтажа классов В 7,5; В10; В 12,5; В 15; В 22,5; морозостойкостью F 50 и F 75; - кладочные цементно-песчаные классов В 5;В 7,5; В 10; В 15; морозостойкостью F 35 и F 50; - штукатурные цементно-песчаные и цементно-известково-песчаные для ручной и механизированной подачи классов В5; В 7,5; В 10, В 15; морозостойкостью F 35 и F50; - плиточные цементно-песчаные классов В 7,5; В 10; В 15; морозостойкостью F 35 и F 50; - шпаклевочные для выравнивания поверхностей под окраску, оклейку обоями и т.д.

В качестве вяжущих материалов при производстве сухих бетонных смесей используют портландцемент марок 400 и 500, известь-пушенку, гипс строительный полуводный. Заполнителем является кварцевый песок с модулем крупности более 2.5.

В зависимости от вида применяемого вяжущего сухие смеси имеют следующие области применения: - них поверхностей бетонных или кирпичных в помещениях с относительной влажностью воздуха свыше 60% - портландцемент марки не ниже 400, шлакопортландцемент марки 400, пуццолановый портландцемент; - для оштукатуривания наружных поверхностей не подвергающихся систематическому увлажнению: каменных, кирпичных и бетонных, деревянных и гипсовых - портландцемент марки 400, известь, известь с добавкой гипсового вяжущего, смесь извести и гипса, водостойкие гипсовые вяжущие; - для оштукатуривания внутренних поверхностей (стены, перегородки, перекрытия) в помещениях с относительной влажностью воздуха до 60% - каменных и бетонных - портландцемент марки 400, - деревянных и гипсовых - известь с добавлением гипсового вяжущего, водостойкие гипсовые вяжущие; - для кладочных и монтажных смесей для надземных конструкций в помещениях с относительной влажностью воздуха менее или равной 60% и для фундаментов, возводимых в маловлажных грунтах - портландцемент, шлакопортландцемент, пуццолановый портландцемент; - для кладочных и монтажных смесей для надземных конструкций в помещениях с относительной влажностью более 60% и для фундаментов, возводимых во влажных грунтах - портландцемент, шлакопортландцемент, пуццолановый портландцемент; - для кладочных и монтажных смесей для фундаментов, возводимых во влажных агрессивных (сульфатных) грунтах и для конструкций с морозостойкостью F200 и выше - сульфатостойкий портландцемент; - для кладочных смесей для надземных конструкций в помещениях с относительной влажностью воздуха менее или равной 60 % - портландцемент, шлакопортландцемент, смесь портландцемента и извести.

Приготовление сухих смесей производят следующим образом: мелкий заполнитель предварительно подвергается виброгрохочению, сушке и просеиванию через вибросито. Затем заполнитель, вяжущее и добавки поступают на весовую линию с помощью винтовых дозаторов. Для пигментов имеются специальные емкости, оборудованные каналом пневматической подачи. После отвешивания материалы поступают в смеситель, где осуществляют перемешивание исходных компонентов до получения однородной массы. Из смесителя приготовленная смесь через загрузочную воронку по подъемно - транспортному оборудованию поступает в затарочную машину [4].



Производство сухих смесей осуществляют на специализированных заводах. Технологическая схема завода сухих смесей представлена на рисунке 1

Рисунок 1 -Технологическая схема мини-завода сухих смесей: 1 - грейферный погрузчик; 2 - виброгрохот; 3- питатель ленточный; 4 - сушильный барабан; 5 - барабанный грохот; 6- вибропитатель; 7 - вертикальный шнек; 8 - элеватор; 9 - вибросито; 10 - бункер мелкого песка; 11 - бункер крупного песка; 12 - винтовые питатели; 13 - склад вяжущего; 14 - Винтовые питатели; 15 - дозатор пластифицирующих добавок; 16- дозатор противоморозных добавок; 17 - дозатор песка и цемента; 18 - смеситель; 19- вертикальный шнек; 20- затарочная машина; 21 - ленточный конвейер



5. Свойства изделий на основе гипсовых вяжущих с добавками

Основными характеристиками гипсовых вяжущих являются: цвет, плотность, удельная поверхность, тонкость помола; водопотребность; сроки схватывания теста; механическая прочность, старение и др.

Цвет гипсовых вяжущих зависит от химической чистоты гипсового сырья, содержания примесей и способа производства. Гипсовые вяжущие белого цвета получают из чистого сырья, а серого - из сырья с примесями минерального и органического происхождения.

В зависимости от способа производства получают вяжущее сероватого цвета или высокой степени белизны. Сероватый цвет обусловлен примесями углерода, содержащимися в дымовых газах, непосредственно контактирующих с гипсом при обжиге, высокая степень белизны получается при обработке гипса в паровлажностной среде[6].

Водопотребностьявляется важнейшим свойством гипсовых вяжущих и характеризует минимальное количество воды, необходимое для получения теста заданной консистенции. Отношение количества воды к массе гипсового вяжущего называется водогипсовым отношением (В/Г). Водопотребность зависит от многих факторов: состава сырья, способа получения вяжущего и тонкости его помола. Для сопоставления свойств различных гипсовых вяжущих стандартом принята величина нормальной густоты теста.

Нормальная густота (НГ) выражается значением В/Г в процентах или в долях единицы, которое обеспечивает гипсовому тесту, получаемому при затворении вяжущего водой, стандартную консистенцию, характеризующуюся растекаемостью теста из цилиндра (вискозиметр Суттарда). Диаметр лепешки из теста нормальной густоты должен быть в пределах 180 ± 5 мм.

Теоретически для гидратации полугидрата сульфата кальция необходимо 18,62 % воды от массы вяжущего. Практически для получения теста нормальной густоты из ?-полугидрата сульфата кальция требуется 50-70 %, для ?-полугидрата сульфата кальция - 30-40%, для ангидритовых вяжущих - 30-35 %. Водостойкие гипсовые вяжущие в зависимости от состава и технологии получения могут иметь нормальную густоту от 30 до 65 %. Вода, остающаяся в гипсовом камне после гидратации, испаряется, образуя в нем поры и капилляры, отрицательно влияющие на физико-технические свойства вяжущих.

Плотность затвердевшего гипсового камня низкая (1200…1500 кг/м3) из-за значительной пористости. Высокая пористость объясняется тем, что для получения пластичного укладываемого теста при затворении гипсовых вяжущих воды берут в два-три раза больше, чем требуется для гидратации полуводного гипса [6].

После затвердевания в гипсовых вяжущих остается значительное количество свободной воды (до 30 % от массы гипса). Такой влажный гипсовый камень характеризуется пониженной прочностью.

Для повышения прочности избыток воды удаляют высушиванием гипсовых изделий при температуре не более 70 °С.

Плотность определяют по ГОСТ 6427. Значения истинной, насыпной в уплотненном и насыпной в рыхлом состоянии плотности гипсовых вяжущих составляют соответственно 2,6-2,75 г/см3, 1200-1450 и 800-1100 кг/м3.

Технология производства гипсовых изделий состоит из следующих операций: дозирование всех составляющих смеси; приготовление гипсобетонной смеси, формование изделий, быстрая распалубка, сушка изделий дымовыми газами или нагретым воздухом для повышения прочности.

Производство добавки для модификации гипсовых вяжущих, строительных растворов и бетонов на их основе включает предварительное перемешивание компонентов добавки в смесителе принудительного действия, а затем полученную смесь дополнительно смешивают и измельчают в трехкаскадном дезинтеграторе до удельной поверхности 710-720 м2/кг, после этого добавка расфасовывается в тару для отправки потребителю. Дозировка добавки осуществляется в количестве 1,0-1,5% от массы гипсового вяжущего [6].



6. Область применения материалов с добавками

Области применения сухих строительных смесей: общестроительные, специальные и не строительные (общетехнического назначения).

Сухие строительные смеси обладают рядом свойств, которые качественно отличают их от других строительных материалов. В состав сухих строительных смесей добавляются компоненты, предотвращающие грибковое поражение отделочных материалов, придающие составам удобоукладываемость, пластичность, гигроскопичность, адгезионные свойства, а покрытиям - твердость, цвет, гидрофобность [7].

В настоящее время рынок строительных материалов изобилует разнообразными вариантами сухих строительных смесей. Их состав во многом определяется областью применения, однако без использования модифицирующих добавок современное производство ССС немыслимо, так как эти добавки позволяют изменять технологические свойства растворных смесей в достаточно широких пределах, а, следовательно, и строительно- технические свойства растворов. Это открыло возможность широкого применения тонкослойных технологий и технологий машинного нанесения. Номенклатура подобных добавок на сегодняшний день обширна. К ним относятся водорастворимые полимеры, поверхностно-активные вещества (ПАВ), водные дисперсии полимеров, добавки - электролиты и др.

Добавки для сухих строительных смесей используются исключительно в виде порошков, обладающих низкой гигроскопичностью и равномерно распределяющихся в сухих и растворных смесях. Модифицирующие добавки подразделяют на 4 класса.

К добавкам первого класса относят регуляторы реологических свойств, позволяющие снизить водоотделение, повысить прочность, непроницаемость, морозостойкость, повысить водоудерживающую способность.

Добавки 2 класса - регуляторы сроков схватывания и твердения. Они, в свою очередь, делятся на: ускорители схватывания-твердения (алюминат натрия, фторид натрия, карбонат калия, хлорид кальция и другие) и замедлители схватывания (фосфаты, сахара, декстрин, соли лимонной и винной кислот, дигидросульфат калия).

Модифицирующие добавки 3 класса - регуляторы структуры, которые позволяют повысить стойкость в агрессивных средах и снизить среднюю плотность. Примерами таких добавок могут служить ионогенные и неионогенные поверхностно-активные вещества, лаурилсульфат натрия, алкенсульфаты натрия и др [7].

Специальные свойства растворам ССС придают модифицирующие добавки 4 класса и используются для тех смесей, к которым предъявляются особые, функциональные требования по условиям применения или эксплуатации.

Сравнительно недавно рынок сухих строительных смесей был представлен преимущественно импортными материалами, но в последние годы значительный объем рынка занимают материалы российского производства (доля импорта составляет около 15%). Наиболее часто применяемые добавки - редиспергируемые полимерные порошки и модифицированные эфиры целлюлозы, которые поставляются в Россию зарубежными производителями.

Рецептурная база ССС устанавливается в соответствии с закономерностями физико-химических процессов взаимодействия компонентов при растворении смесей водой. Эти достаточно сложные процессы основываются на теории физической и коллоидной химии, химии вяжущих веществ, химии высокомолекулярных соединений и др. Следует отметить, что ССС обладают рядом преимуществ, что и обеспечило им такую востребованность и популярность. К ним относят: длительные сроки хранения (до 6 мес.); лёгкость транспортировки; простота использования, быстрота приготовления, совместимость с другими строительными материалами (к примеру, красками, лаками и т.д.), использование сухих строительных смесей не загрязняет воду и воздух, поскольку они не выделяют во внешнюю среду вредные химические вещества [7].

Таким образом, благодаря высокой эффективности и широкому спектру возможных свойств сухие строительные смеси прочно занимают своё место на рынке строительных материалов.



Заключение

В ходе выполнения курсовой работы изучена номенклатура, классификация и технология производства сухих строительных смесей на основе гипса влияния сырья и технологии на качество готовой продукции.

Проведен анализ технологической схемы производства сухих строительных смесей на оборудовании разных производителей.

Изучено оборудование и сырьё, применяющееся при производстве сухих строительных смесей[8].

В данной работе были исследованы основные параметры и особенности производства сухих строительных смесей, занимающих одну из лидирующих позиций на современном строительном рынке. А также приведены некоторые классификационные различных параметров строительных смесей.



Список использованных источников

1 Зоткин А.Г. Бетоны с эффективными добавками. - М. Инфа-Инженерия, 2014.- 160 с.

Размещено на Allbest.ur