Вяжущие материалы

Вяжущие материалы — минеральные или органические строительные материалы, применяемые для изготовления бетонов, скрепления отдельных элементов строит. конструкций, гидроизоляции и др.

Минеральные вяжущие материалы - тонкоизмельченные порошкообразные материалы (цементы, гипс, известь и др.), образующие при смешении с водой (в отдельных случаях - с растворами солей, кислот и щелочей) пластичную удобоукладываемую массу, затвердевающую в прочное камневидное тело и связывающую частицы твердых заполнителей и арматуру в монолитное целое. Твердение минер. вяжущих материалов осуществляется вследствие процессов растворения, образования пересыщенного раствора и коллоидальной массы; последняя частично или полностью кристаллизуется. Делятся минер. вяжущие материалы на гидравлические, воздушные, кислотоупорные, автоклавные и фосфатные.

Гидравлические вяжущие материалы при смешении с водой (затворении) твердеют и продолжают сохранять или наращивать свою прочность в воде. К ним относятся различные цементы и гидравлическую известь. Последняя получается обжигом мергелистых известняков при 900-1100°С; она состоит из 2CaO*SiO2, сао*а12о3, СаО Fe2O3, CaO, MgO и кварца. При твердении гидравлич. извести происходят взаимод. СаО с водой и СО2 воздуха и кристаллизация образующихся продуктов. Силикат, алюминат и феррат(II) Са, реагируя с водой, образуют соединения, придающие прочность изделиям из гидравлической извести. Гидравлические вяжущие материалы применяют в строительстве наземных, подземных и гидротехнических сооружений, подвергающихся постоянному воздействию воды.

Воздушные вяжущие материалы при смешении с водой твердеют и сохраняют прочность только на воздухе. К ним относятся воздушная известь, гипсово-ангидритные и магнезиальные вяжущие материалы. Первая получается обжигом материалов, содержащих СаСО3 (известняк, мел, известковый туф), при 1100-1300 °С; она состоит в основном из СаО (негашеная известь, или кипелка). При смешении с водой негашеная известь переходит в гашеную - Са(ОН)2, к-рая постепенно кристаллизуется и с СО2 воздуха образует СаСО3. Применяют воздушную известь для изготовления строительных растворов для кладки стен и штукатурки, не подвергающихся воздействию воды.

Гипсово-ангидритные вяжущие материалы получают обжигом природного гипса CaSO4*2H2O, ангидрита (CaSO4) или вторичных продуктов химической промышленности, содержащих гипс (например, фосфогипса, борогипса). В зависимости от условий термической обработки, скорости схватывания и твердения гипсовые В. м. могут быть: 1) быстросхватывающимися, быстротвердеющими и низкообжиговыми (температура обжига 110-190°С); к ним относят гипс строительный (алебастр), формовочный, высокопрочный медицинский; 2) медленносхватывающимися и медленнотвердеющими высокообжиговыми (температура обжига 600-900°С) - ангидритовые вяжущие (ангидритовый цемент), высокообжиговый гипс (эстрихгипс), отделочный гипсовый цемент. Ангидритовые вяжущие используют после совместного помола с катализаторами твердения- известью, сульфатами, обожженным доломитом и др. Гипсо-во-ангидритные вяжущие материалы применяют для изготовления панелей, перегородок, плит, стеновых камней, архитектурно-декоративных изделий, моделей и форм в фарфоро-фаянсовой и керамической промышленности, ортопедических корсетов и др.

Магнезиальные вяжущие материалы получают обжигом природного магнезита или доломита при 750-800 °С Каустич. магнезит содержит в основном MgO, каустич. доломит -MgO и СаСО3. В отличие от др. минеральных вяжущих материалов их затворяют р-рами MgCl2 или MgSO4; при этом образуется MgCl2*5Mg(OH)2*7H2O, который затем медленно переходит в MgCl2*3Mg(OH)2 и Mg(OH)2. Применяют магнезиальные вяжущие обычно в смеси с древесными заполнителями для изготовления строит. материалов-ксилолита и фибролита, термоизоляционных материалов, штукатурных р-ров, искусств. - мрамора и др.
Кислотоупорные вяжущие материалы состоят в основном из кислотоупорного цемента, содержащего тонкоизмельченную смесь кварцевого песка и Na2SiF6; их затворяют, как правило, водными р-рами силиката Na или К, они длительно сохраняют свою прочность при воздействии кислот. Применяют кислотоупорные вяжущие материалы для производства кислотоупорных замазок, строит. растворов и бетонов при строительстве химических предприятий.

Вяжущие материалы автоклавного твердения состоят из известково-кремнеземистых и известково-нефелиновых вяжущих (известь, кварцевый песок, нефелиновый шлам) и твердеют при обработке в автоклаве (6-10 ч, давление пара 0,9-1,3 МПа). К таким вяжущим материалам относятся также песчанистые портландцемента и др. вяжущие на основе извести, зол и малоактивных шламов. Применяют в производстве изделий из силикатных бетонов (блоки, силикатный кирпич и др.).

Фосфатные вяжущие материалы состоят из спец. цементов; их затворяют Н3РО4 с образованием пластичной массы, постепенно затвердевающей в монолитное тело и сохраняющей свою прочность при темп-pax выше 1000°С. Обычно используют титанофосфатный, цинкофосфатный, алюмофосфатный и др. цементы. Такие вяжущие материалы применяют для изготовления огнеупорной футеровочной массы и герметиков для высокотемпературной защиты металлических деталей и конструкций в производстве огнеупорных бетонов и др.
Органические вяжущие материалы - вещества органического происхождения, способные переходить из пластическое состояния в твердое или малопластичное в результате полимеризации или поликонденсации. По сравнению с минер. вяжущими материалами они менее хрупки, имеют большую прочность при растяжении. К ним относятся продукты, образующиеся при переработке нефти (асфальт, битум), продукт термического разложения древесины (деготь), а также синтетич. термореактивные полиэфирные, эпоксидные, феноло-формальд. смолы. Применяют орг. вяжущие материалы в стр-ве дорог, мостов, полов производств. помещений, рулонных кровельных материалов, асфальтополимербетонов и др.
Исп. литература:Химия цементов, под ред. Х.Ф.У. Тейлора, пер. с англ., М., 1969; Пащенко А. А., Сербии В. П., Старчевская Е. А., Вяжущие материалы, К., 1975; Бутт Ю. М., Сычев М. М., Тимашев В. В., Химическая технология вяжущих материалов, М., 1980. П.Ф.Румянцев.